Курс по выбору - Электронное образование в Республике

Информационно-методический центр Кукморского муниципального района Республики
Татарстан
Муниципальное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа»
села Псяк Кукморского муниципального района Республики Татарстан
Курс по выбору
Её Величество Задача
(Учебный курс предпрофильной подготовки для
учащихся 9 классов, 17 часов)
Кукмор, 2008 г.
Печатается по решению Совета отдела образования исполкома Кукморского
муниципального района Республики Татарстан
1
Составитель:
Шакирова Альмира Марвановна
Учитель биологии и химии МОУ СОШ села Псяк
Рецензенты:
Мансуров Р.М.- ведущий учитель Российской Федерации кандидат педагогических наук,
начальник отдела образования.
Садикова А. Р. – главный специалист по учебным дисциплинам информационнометодического центра Кукморского муниципального района Республики Татарстан
Ответственный за выпуск:
Ганиева Д.Х. – директор информационно- методического центра Кукморского
муниципального района Республики Татарстан
Кукмор, 2008 г.
2
Объяснительная записка
Решение задач занимает важное место в системе преподавания химии и сдачи ЕГЭ.
Задачи обеспечивают закрепление теоретических знаний, учат творчески применять их в
новой ситуации, мыслить логически; они широко используются для целей контроля, а
также для отбора и выявления тех учащихся, кто лучше знает
предмет, лучше в нем
разбирается( на олимпиадах и вступительных экзаменах в вузы).Кроме того, с помощью
задач отрабатываются умения проводить необходимые в химии расчеты.
Задач по химии очень много – от весьма простых до очень сложных, предлагаемых на
международных олимпиадах. Тем не менее большинство из них содержит такие элементы,
которые требуют уверенного владения небольшим числом расчетных и логических
алгоритмов. Это стандартные элементы важны как сами по себе, так и в качестве фундамента
при решении сложных задач. В настоящее время, несмотря на обилие литературы по
решению задач, многие школьники плохо владеют логикой анализа стандартных элементов
задач и стандартными алгоритмами решений. Отсутствие ориентации на логику превращает
процесс решения в скучную процедуру, основанную на запоминании, а не на понимании.
Если же показать ученику логику решения задач, данного типа, то он не только перестанет
считать задачи скучным делом, но и твердо и в то же время без особых усилий овладеет
основными
стандартными
алгоритмами,
поскольку
они
окажутся
естественными
следствиями этой логики, а не сухими, непонятно откуда взятыми «правилами» и тогда
решение задач действительно будет активизировать знания школьников, закреплять их,
учить мыслить.
Процесс решения задач должен быть увлекательным и приносить удовлетворение,
подобное тому, которое получают любители разгадывания кроссвордов.
Владение стандартными алгоритмами и логикой позволяет уверенно решать
подавляющее большинство задач по химии, включая задачи в рамках ЕГЭ. Оно организует
сам процесс решения, освобождая мышление от анализа рутинных моментов и выявляя те
особенности, которые требуют нетривиального, творческого подхода. Для решения любой
химической задачи необходимо владеть: собственно химическими знаниями, приемами
решения этого типа задач.
Повысить эффективность обучения решению расчетных задач по химии позволяет
использование подходов формирующих у учащихся основу обучения принцип движения от
общего к частному, от неразвитого целого к развитому целому. Реализовать данный принцип
обучения помогает применение графических схем, отражающих генезис наиболее часто
встречающихся на практике расчетных задач по химии.
3
Через решение задач осуществляется связь теории
с практикой, воспитываются
трудолюбие, самостоятельность и целеустремленность, формируется рациональные приемы
мышления.
При разработке данного курса мы учитываем психологические закономерности
усвоения знаний и дидактические положения о том, что курс по выбору должен отражать
современное состояние науки, формировать естественно
– научное мышление и
теоретические методы познания.
Этот курс предназначен для учащихся 9 классов. Он ориентирован на углубление и
расширение знаний по данному предмету.
ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ:
Изучение программы «Её Величество Задача» направлено на достижение следующих целей:
-закрепление теоретических знаний;
-усвоение логики решения задач;
-умение творчески применять теоретические знания в новой ситуации;
-развитие логического мышления.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ:
-закрепление изученного материала и углубление;
-освоение основных приёмов решения задач;
-знакомство с различными типами задач и их решениями;
-владение стандартными алгоритмами решения задач.
В результате обучения по курсу «Её Величество Задача»
учащиеся должны:
знать:
-теоретический материал для решения той или иной задачи;
-различные химические типы задач;
-различные стандартные алгоритмы решения задач;
Уметь:
-ориентироваться в данной задаче;
-анализировать теоретически;
-рассуждать алгоритм решения задачи;
-найти простой «изящный» приём решения;
-решать задачу любой сложности.
4
Тематическое планирование уроков (17 ч.)
№
Тема урока
Тема 1. Решение типовых расчетных задач по химии
1
Расчёты с использованием первоначальных химических понятий
2
Вычисление массы вещества по известному количеству вещества
3
Расчеты по формулам веществ
4,5
Решение задач на вычисление массы, количества и объема вещества по
формуле
6
Расчеты по формулам веществ (на определение массы химического элемента
по массе сложного вещества)
Тема 2. Расчеты по химическим уравнениям
7
Вычисление масс или объемов веществ по известному количеству одного из
вступающих в реакцию или получающихся в результате реакции
Решение задач
8
Расчеты по термохимическим уравнениям
9
Вычисление продукта реакции, если одно из реагирующих веществ взято в
10
избытке
Определение массовой, объемной или мольной доли выхода продукта реакции
11
(%) от теоретически возможного
Решение задач
12
Вычисление продукта реакции, полученного из вещества, содержащего
13
массовую долю (%) примесей
Тема 3. Растворы (3 ч.)
14
Способы выражения состава растворов
15
Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе и массы
растворенного вещества по известной массовой доле его в растворе
16
Понятие о молярной концентрации растворов
17
Зачет
5
«…Правильное решение должно оказаться не
только изящным, но и простым».
Уотсон.
«Дел или занятие, не содержащие трудностей, не
требующие полного напряжения ума и воли,
недостойны человека».
У. Ченнинг
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1. Важнейшие понятия и законы химии (2 ч.)
Основные теоретические сведения: атом, молекула, ядро, электрон, протон, нейтрон,
ион, химическая формула, химические уравнения, закон сохранения массы веществ, закон
постоянства состава, закон эквивалентов, число Авогадро, количество вещества
различных задач. Привести
Решение
все необходимые формулы веществ . Ввести неизвестные,
обозначив буквами искомые величины или неизвестные количества веществ в смеси.
2.Расчеты по формулам веществ (3 ч.)
Типы химических формул .Основные теоретические сведения: простейшая формула,
молекулярная формула, структурная формула, пространственная формула .Решение задач.
Определить простейшую формулу вещества. Найти количества элементов в любом
количестве вещества и выражать их отношение в виде целых чисел, не имеющих общего
делителя, найти молекулярную формулу, найти структурную формулу;
Основные теоретические сведения: закон Авогадро, число Авогадро, следствия из
закона; Решение задач. Использование формулы из следствий закона Авогадро; введение
обозначение х, у, составление системы уравнений, решение систему.
3.Расчеты по химическим уравнениям (8 ч.)
Основные теоретические сведения: теоретический, практический выход; количество
вещества, масса, термохимические расчеты, , тепловой эффект, закон газообразных веществ;
6
вещество в избытке; коэффициенты в уравнениях реакций с участием газов показывают
соотношение не только между количествами веществ, но и между объёмами газов, как
вступивших в реакцию, так и образовавшихся в её результате; ; теоретический выход –это
количество продукта реакции без производственных потерь.
Решение задач. Использование закона объёмных отношений газообразных веществ:
объёмы реагирующих и образующихся газов ( при одинаковых условиях) пропорциональны
количествами этих веществ ( или их коэффициентам) в уравнении реакций; определение ,
какое из реагирующих веществ взято в относительном недостатке;
4.Растворы( 3 ч.)
Задачи, связанные с определением массы раствора-1 ч.
Основные теоретические сведения: Задачи с участием раствора или воды, в которых
необходимо определить массу конечного раствора, можно разделить на 2 типа.
В процессе химической реакции не происходит образования осадка или выделения
газа, тогда масса конечного раствора будет равна начальной массе раствора или воды плюс
масса раствора или вещества, добавляемого для протекания реакции.
В процессе химической реакции происходит образование осадка или выделение газа,
тогда масса конечного раствора будет равна начальной массе раствора или воды плюс масса
раствора или другого вещества, добавляемого для
протекания
реакции, минус масса
образующегося осадка или выделяющего газа.
Решение задач.
Использование формулы нахождения массовой доли растворенного
вещества, расчеты по уравнениям, протекающих в растворе
МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Элементарные схемы решения:
-Составляем уравнение реакции;
-Пишем над формулой значения масс и объемов заданных и искомых веществ;
-Находим молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи;
-По уравнению реакции определяем количества веществ, вступающих в реакцию и
образующихся в результате нее;
-Рассчитываем массы (объемы) реагентов и продуктов реакции, соответствующие
количествам веществ;
1) Графические
-Построим систему координат;
-На оси х откладываем массу, на оси у дополнительную цифру;
-Строя перпендикуляры из этих точек, находим точку их пересечения;
7
-Соединяем её прямой линией с точкой начала координат;
2) Обобщенный
А)Стадия исследования:
-Выделение в задаче объектов анализа;
-Выделение структуры описываемых в задаче объектов;
-Выделение параметров объектов;
-Нахождение отношений между параметрами объектов;
-Дифференцирование отношений между параметрами на однородные и разнородные;
-определение характера искомых;
Б) Стадия планирования
-Поиск не заданных в условии значений параметров объектов и отношений между ними;
-Установление структуры и определение типа задачи, способов её решения;
-Составление плана решения и математического описания ситуации на основе системного
анализа условия задачи;
В)Стадия контроля и оценки
-контроль правильности решения;
Г)Стадия коррекции
-Выявление стадии и действия, в которых допущена ошибка;
-Устранение ошибки и повторное выполнение необходимых действий.
ПРОЦЕСС РЕШЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ
-Чтение текста задачи;
-Исследование задачи;
-Анализ задачи;
-Схематическая запись условия задачи и вспомогательных величин;
-Выбор способа решения;
-Решение;
-Анализ решения;
-Ответ;
-Составление учащимся обратной задачи;
-Знаковый алгоритм.
8
Некоторые химические понятия и физические величины, используемые при решении
расчетных задач по химии
1. Относительная атомная масса элементов (Аr)
За основу взять положение о том, что массы атомов скла дываются из суммы масс
всех протонов, нейтронов, электронов данного атома, и учесть, что масса протона
приблизительно равна массе нейтрона и составляет 1,674 •10 24 г, а масса электрона в
1840 раз меньше, то есть 9,1•10 -28 г, то массой электронов можно пренебречь и
считать приблизительно массу атомов равной сумме масс протонов и нейтронов.
Отсюда массы атомов равны:
m а (Н) = 1,674 •10 -24 г,
m а (С)= 1,993•10 -23 г,
m а (0) = 2,667•10 -23 г.
Пользоваться абсолютными числовыми значениями масс ато мов неудобно, чаще
используют их относительные значения, которые находят, сравнивая массы атомов с
массой одной атомной единицы массы (а.е.м.). Полученные значения называются
относительными атомными массами. Атомная единица массы (а.е.м.) — это 1 /12
массы атома изотопа углерода-12, она равна 1,661 • 10 -27 кг, или 1,661 • 10 -24 г (ранее
эта единица называлась «углеродной»).
Относительная атомная масса элемента (или просто атомная масса) — это
отношение массы атома данного химического элемента к 1 /12 массы изотопа
углерода — 12. Обозначается относительная атомная масса элементов А r , r—
начальная буква английского слова «relative», что в переводе на русский язык
означает
«относительный».
Подобные
рассуждения
можно
отнести
к
рассматриваемому ниже понятию «относительная молекулярная масса вещества» М r .
А r — относительная безразмерная величина, она показывает, во сколько раз масса
атома данного химического элемента больше 1 /12 массы атома изотопа углерода -12.
Например, для водорода
1,674• 10 -24 г
А r (Н) =
= 1,008,
1/12 - 1,993 • 10 -23 г
9
то есть каждый атом водорода в 1,008 раз тяжелее 1/12 массы од ного атома изотопа
углерода-12. Значения А r приведены в периодической системе элементов Д.И.
Менделеева.
Не следует путать относительную атомную массу (безразмер ную величину) с
массой атомов в атомных единицах массы (а.е.м.).
Массу атомов в а.е.м. находят как произведение относитель ной атомной массы
элемента А r на 1 а.е.м.:
m а (0) = 16 1 а.е.м. = 16 а.е.м.
Сравним: А r (0) = 16;
А ( С ) = 12;
m а (0) = 16 а.е.м;
m а (0) = 2,667 • 10 -23 г;
m а (С) = 12 а.е.м;
m а (С) = 1,993 • 10 -23 г.
Значит, масса атомов может быть выражена в г, а.е.м., а отно сительная атомная
масса элемента — безразмерная величина.
Однако следует учесть, что в литературе, в том числе и в учебной, до сих пор
встречается неточное утверждение, что атомная масса измеряется в «углеродных
единицах».
2. Относительная молекулярная масса вещества (Мг)
Относительная молекулярная масса вещества (или про сто молекулярная масса
вещества) — это отношение массы одной молекулы вещества к 1 / 12 массы атома
изотопа углерода-12.
Молекулярная масса как и относительная атомная масса эле мента — безразмерная
величина, она показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества бол ьше
1 /12 массы атома изотопа углерода-12. Например, М r (Н 2 0) = 18. Это значит, что
масса каждой молекулы воды в 18 раз больше 1/12 массы атома изо топа углерода-12,
то есть 1 а.е.м. Молекулярная масса вещества численно равна сумме атомных масс
атомов, составляющих молекулу. Масса же молекулы ( может быть выражена в а.е.м.
или в граммах.
3. Моль — единица количества вещества (υ, n)
Решением XIV Генеральной конференции по мерам и весам, состоявшейся в 1971
году, в число основных единиц Международной системы единиц (СИ) (длины,
массы, времени, силы электрического тока, термодинамической температуры, силы
света) введена седьмая единица количества вещества — моль. Слово моль (mоlеs)
означает количество, счетное множество. Ее обо значение —
10
υ «ню» (греч.); в
учебниках высшей школы и научной литературе употребляется другое допускаемое
стандартом обозначение —n. Моль — основная единица СИ. Это единица количества
вещества, но не его массы, в отличие от массы не за висит от энергии тел, она
характеризует размер порции вещества численностью содержащихся в ней частиц.
Количество вещества υ определяется числом структурных частиц этого вещества
(атомов, молекул, ионов и т.д.).
По стандарту СЭВ 1052-78, «моль — количество вещества системы, содержащее
столько структурных единиц, сколько содержится атомов в углероде – 12 массой 0,012 кг».
Можно давать и другое определение: моль — количество вещества, содержащее
столько структурных единиц (частиц), сколько содержится атомов в углероде-12
массой 12г, то есть в углероде массой 12г содержится 6,02 • 10 23 атомов, 1 моль Н 2 0
содержит 6,02 • 10 23 молекул и т.д. Итак, моль вещества содержит 6,02 • 10
23
частиц
(атомов, молекул, ионов и т.д.).
Количество
вещества
системы
—
размерная
физическая
величина,
характеризуемая численностью содержащихся в системе структурных частиц:
N а = 6,02 • 10 23 молекул, атомов, ионов, протонов и т.д.
Из определения следует, что моль является универсальной единицей количества
вещества, одинаковой для всех структурных частиц, и не отождествляется с массой
моля. Слово «моль» после числа и заголовков не склоняется. Нельзя говорить о чис ле молей элементов в моле соединения. Например, нельзя гово рить, что 1 моль
А1С1 3 содержит 1 моль алюминия и 3 моль хлора. Верно будет: 1 мол ь А1С1 3
образовали 1 моль алюминий-ионов (6,02 • 10 23 ионов) и 3 моль хлорид-ионов (3 •
6,02 • 10 23 ионов); 1 моль К 2 S0 4 образовали 2 моль калий-ионов (2 • 6,02 • 10 23 ионов), 1 моль атомов серы (6,02 • 10 23 атомов), 4 моль атомов кислорода (4• 6,02• 10 23
атомов).
4. Молярная масса вещества (М)
При химических реакциях учитывается количество вещества в молях; чтобы
практически отмерить вещество в заданных количествах, следует перейти от
выражения количества вещества в молях к выражению массы вещества в граммах.
Для этого используют производную единицу СИ — молярную массу.
Молярная масса М вещества представляет отношение массы порции вещества т к
количеству вещества в той порции υ. Единицей измерения (СИ) молярной массы
11
является килограмм на моль (кг/моль), но, возможно, и грамм на моль (г/моль): М =
m / υ.
18 г
Например, М(Н 2 0) =
= 18 г / моль.
1 моль
Молярной массой называют массу вещества в количестве од ного моля вещества: М
= m• 1М а .
Молярная масса — постоянная величина для данного вещества; например, если
взять отношение любой массы вещества к соответствующему количеству данного
вещества, то получим:
36 г
М(Н 2 0)=
9г
=
2 моль
1,8 г
= 18,г/моль.
=
0,5 моль
0,1 моль
Числовое значение молярной массы вещества совпадает с чис ловыми значениями:
1) массы молекулы в атомных единицах массы;
2) относительной молекулярной массой вещества. Например,
mm
02
32 а.е.м.
Мr
32
М
32 г/моль.
При использовании термина «молярная масса» следует указывать вид частицы,
молярная масса которой определяется. Например, молярная масса молекулы воды
М(Н 2 0) = 18 г/моль, молярная масса иона кальция М(Са 2+ ) =40 г/моль.
Нельзя отождествлять массу «моля» с «молярной массой», во-первых, потому что
моль как единица измерения массой не обладает (ею обладает система количеством
вещества 1 моль), во-вторых, масса выражается, например, в граммах (г), а молярная
масса — в граммах на моль (г/моль). Чтобы вычислить моляр ную массу вещества,
нужно определить по формуле молекулярную массу и приписать наименование
кг/моль или г/моль.
5. Молярный объем газообразных веществ ( V m )
Чтобы практически отмерить объем газов в заданных количествах, следует
перейти от выражения количества вещества в молях к выражению объема газа в
литрах. Для этого используют производную единицу СИ — молярный объем газа
V m . Молярный объем газа V m т представляет собой отношение объема V к количеству вещества υ :
12
Vm
=
V •υ
выражается в системе СИ в кубических метрах на моль (м 3 /моль), возможно, и в
литрах на моль (л/моль). Молярный объем газа V m — объем, занимаемый одним
молем газа при нормальных условиях (неправильным будет выражение «объем 1-го
моля», так как моль — единица количества вещества). Молярный объем любого
идеального газа при нормальных условиях имеет постоянное числовое значение
22,4 • 10
3
объема V
м 3 /моль, или 22,4 л / моль, но следует помнить, что величина молярного
m
твердых и жидких веществ различна, и определить его можно по
формуле: V = М / ρ , где М — молярная масса вещества, ρ — плотность вещества.
Например,
V
m
(Н 2 0) = М / р = 18 г/моль : 1 г / м л = 18 мл/моль,
или V
m
(Н 2 0)= 1 8 . 10' 3 кг/ моль : 1 кг/л = 18 • 10 3 л / моль.
6. Тепловой эффект химической реакции (Q). Молярная теплота образования и
молярная теплота сгорания(Q m )
Тепловой эффект, или количество теплоты, определяется ко личеством выделенной
(или поглощенной) энергии в виде определенного количества тепла, или других
видов энергии в конкретной химической реакции, и обозначается Q (или ˄Н в научной и вузовской литературе) со знаком плюс или минус. Единица измерения —
джоуль (Дж) или килоджоуль (кДж).
Молярная теплота сгорания Q m представляет собой отношение количества теплоты
сгорания (Q m к количеству вещества υ :
Q m = Q / υ.
Единицей измерения ( Q m является килоджоуль на моль (кДж/моль) или джоуль на
моль (Дж/моль).
Молярная теплота образования ф т представляет собой отношение количества
теплоты (3, выделенной (или поглощенной) при химической реакции, к количеству
вещества υ : Q m = Q / υ.
Молярная теплота образования — это количество теплоты, которое выделяется или
поглощается при образовании химического соединения из простых веществ
количеством вещества ] моль при стандартных условиях (Т = 298 К, Р = 101,325
кПа).
7. Уравнение состояния идеального газа
13
С точки зрения молекулярно-кинетической теории установлена зависимость
давления газа от концентрации его молекул и темпера туры. На основе этой
зависимости получено уравнение состояния идеального газа, связывающее три
параметра — Р, V, Т, характеризующих состояние данной массы достаточно
разреженного газа.
Одна из форм записи уравнения состояния носит название уравнения Клапейрона,
оно выражается так:
Р0 V0/ Т0
=
Р 1 V 1 / Т 1 =сопst,
где Р 0 V 0 /Т 0 характеризует состояние газа при нормальных усло виях, имеет для всех
идеальных газов одинаковое значение и называется универсальной газовой
постоянной, обозначается R.
Физический смысл R: работа расширения одного моля идеального газа при
нагревании на один градус. Тогда имеем: R= Р 1 V 1 /Т 1 , или РV = R Т. Если число
молей п, то Р V = nRТ.
(Число молей в учебниках высшей школы обозначается n, в школьных учебниках
— υ. Мы в дальнейшем будем использовать для обозначения числа молей υ.)
Число молей υ= m/М, тогда получим РV = (m/М)RТ; это уравнение состояния для
произвольной массы идеального газа; оно впервые было получено Д.И. Менделеевым
и носит название уравнение Менделеева - Клапейрона.
Универсальная газовая постоянная R может принимать различные значения в
зависимости от единиц, в которых измеряется давление и объем. Приведем наиболее
употребительные значения R, чтобы помочь тем, кто будет работать с современной
литературой и литературой более ранних лет:
R = Р 0 V 0 /Т 0 = 760 мм рт.ст. • 22400 мл/моль: 273 К =62400 мм рт.ст. • мл/(моль •
К);
или 62400 торр • мл/(моль • К), так как 1 торр ≈ 1 мм рт.ст. R=Р 0 V 0 /Т 0 = 1 атм •
22,4 л/моль: 273 К =0,082 л • атм/(моль • К);
R = Р 0 V 0 /Т 0 = 101325 Н/м 2 • 0,0224 м 3 /моль: 273
К = 8,31 Н • м/(моль • К), или 8,31 Дж/(моль • К), так как 1 Дж = 1 Н • 1 м = 1 Н •
м, или 8,31 • 10 7 эрг/(моль • К), так как 1 эрг =
= 1 • 10
7
Дж, или 1,987 кал/(моль • К), так как 1 кал = 4,18 Дж.
8. Газовые законы
14
Если расчеты проводятся с газами, взятыми при нормальных условиях, то
используется закон Авогадро. С помощью уравнения состояния идеального газа
можно исследовать процессы, в которых масса и один из трех параметров (Р, V, Т)
остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами при
фиксированном значении третьего выражаются газовы ми законами.
Закон Бойля-Мариотта показывает зависимость давления газа Р от объема V при
постоянной температуре: Р 0 /P 1 =V 1 /V 0 .илиР 0 V 0 = Р 1 V 1 .
При постоянной температуре давление, производимое дан ной массой газа, обратно
пропорционально объему газа.
Закон Шарля показывает зависимость давления данного газа Р от температуры Т:
Р 0 / P 1 = Т 0 /Т1
Давление данной массы газа Р при постоянном объеме пропорционально
абсолютной температуре.
Закон Гей-Люссака показывает зависимость объема данного газа V от температуры
Т:
V 0 / V 1 = Т 0 /Т 1
Объем данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален
абсолютной температуре.
Виды расчетов при решении химических задач
1. Физические формулы, применяемые при решении химических задач
Если известно число частиц системы, то количество вещества находим по
формуле: v=N/N a
Если известна масса, то v = m/М.
Если известен объем вещества, то v = V/V m
Если известно количество теплоты, то v = Q/Q m .
В общем виде: v = N/N a = m/M = V / V m = Q / Q m .
Относительн ую атомн ую массу определяем —
m
Аr
a (x)
=
1/12•m a ( 1 2 C)
относительн ую молек улярн ую массу —
15
m m (x)
Mr=
1/12•m a ( 1 2 C)
массу одной атомной единицы массы —
m a ( 1 2 C)
m(1a.e.м.)=
12
m
плотность — ρ= — или ρ = т m • N
V
Использ уем для расчетов уравнение Менделеева -Клапейрона
m
РV = — • R • Т.
М
2. Математические формулы, применяемые при решении химических задач
Опираясь на знание правила «нахождение части от числа» (из программы
математики ср едней школы), в химии можно оп ределять отношение массы,
объема или количества вещества компонента к массе, объему, количеству
вещества всей систе мы. В рез ультате получаем, соответственно, массовую ω
(омега), объемн ую φ (фи), молярн ую х (хи) долю, выход продукта от
теоретически возможного α (эта), массовую долю примесей ω (омега). Эти
доли можно выражать либо в долях единицы, либо в процентах:
А r (элемента)
ω(элемента) =
;
М r (вещества)
nА r (элемента)
ω%(элемента) =
• 100%.
М r (вещества)
В дальнейшем будем рассматривать нахождение доли только в процентах,
так как в долях единицы они определяются так же, как показано выше:
16
m(р.в.)
ω%(р.в.) =
• 100%,
m(р-ра)
где т(р.в.) — масса растворенного вещества, т(р -ра) — масса раствора.
m (практ.вых.)
η% =
• 100%.
m (теорет.вых.)
m(примесей)
ω%(примесей) =
• 100%.
m(образца)
Использ уя правило «нахождение части от числа», можно на ходить массу
элемента:
m(х моль элемента)
т(элемента) =
• m (образца).
m(1 моль вещества)
Применяя правило «нахождение целого числа по части», мож но решать обратные
задачи, то есть определять массу раствора, массу образца, массу теоретического
выхода, массу сложного вещества по известной массе простого вещества.
3. Расчеты, выполняемые по химическим формулам
Вычисление относительной атомной и относительной молекулярной массы
вещества.
Вычисление массы атомов и массы молекул в а.е.м. и в едини цах массы.
Вычисление отношения масс атомов элементов (массовые от ношения) в сложном
веществе, вычисление объемных отношений, отношений количества вещества и
нахождение формулы вещества по отношению масс элементов.
Вычисление массовой доли (%) элементов по формуле вещества.
Вычисление массовой доли (%) примеси в веществе.
Вычисление массовой доли растворенного вещества (%) в растворе.
Вычисление молярной концентрации растворенного вещества.
Вычисление массы и объема вещества по известному количе ству вещества и
вычисление количества вещества по известной массе и объему вещества.
Вычисление относительной плотности газов.
Вычисление массы химического элемента по массе сложного вещества.
17
4. Расчеты, производимые по химическим уравнениям
Вычисление по химическим уравнениям масс вещества и объ емов газов по
известному количеству одного из вступающих в реакцию или получающихся в
результате реакции веществ.
Вычисление количества продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в
избытке.
Вычисление количества продукта реакции, полученного из ве щества, содержащего
массовую долю (%) примесей.
Вычисление массовой доли (%) выхода продукта реакции от ее теоретически
возможного.
Вычисление объемных отношений реагирующих газов и газо образных продуктов
реакции.
Количественное определение содержания компонентов в смеси.
Определение молекулярной формулы веществ:
а) на основе массовой доли атомов элементов,
б) по массе или объему исходного вещества и продуктов горения.
Решение типовых расчетных задач по химии
Урок 1.
Тема: Расчеты с использованием первоначальных химических
понятий
Цель:1.Закрепление знаний о первоначальных понятиях , вычисление
о т н о с и т е л ь н о й а т о м н о й м а с с ы , м а с с ы а т о м а , м о л е к ул ы , м о л е к ул я р н о й
массы вещества
2.Формирование навыков вычисления относительной атомной массы,
м а с с ы а т о м а , м о л е к ул ы , р а з в и т и е л о г и ч е с к о г о м ы ш л е н и я
3.Воспитание интереса к предмету «химия»
О б о р уд о в а н и е : т а б л и ц а «Ф и з и ч е с к и е в е л и ч и н ы и е д и н и ц ы
периодическая система Д.И.Менделеева
Ход урока
18
и з м е р е н и я »,
1.Организационная часть.
2.Мотивация. Повторение .
-Как вычислять атомную , молекулярную массу вещества?
3.Закрепление первоначальных понятий
Вычисление относительной атомной массы.
Задача 1.
Найти относительную атомн ую ма ссу кислорода, если масса атома кислорода
равна 2,667• 10. - 2 3 г, а масса атома углерода 1,993 • 10 - 2 3 г.
Исходя из определения относи тельной атомной
массы, можем запи -
сать формулу
m а (С)=1,993• 10 - 2 3 г
m а (Х)
A r (X)=
1/12 т ( 1 2 С)
А r (О) - ?
Определим относительн ую атомн ую массу кислорода
2,667• 10 - 2 3 г
А r (О) =
= 16.
1/12 • 1,993• 10 - 2 3 г
Ответ: А r (O) 16.
Вычисление массы атомов в единицах массы.
Задача 2.
Найти массу атома кислорода в граммах, если относительная атомная масса
его равна 16.
А r (О) =16
m а (O) - ?
m a (С)= 1,993•10 - 2 3 г
Чтобы решить задачу, использ уем формулу
нахождения
элемента:
19
относительной
атомной
массы
m а (х)=А r (х)* 1/12( 1 2 С), тогда m a (О) = 16 • 1 / 1 2 • 1,933 • 10 -
23
г =
=2,667• 10 - 2 3 г.
Ответ: m а (О) 2,667 • 10 -
23
г.При решении этой задачи и подобных ей
возможен другой подход, так ка к 1 / 1 2 массы атома
12
С это т 1 а.е.м., то
формула нахождения относительной атомной массы может иметь другой
вид.
m a (x)
A r (X)=
1 а.е.м.
Использ уем ее для решения нашей задачи. Из приведенной формулы можем
записать
m а (х) = А r (х) • т 1 а.е.м., тогда
m а (O) = 16• 1,661 • 10 - 2 4 г = 2,667 • 1 0 -
23
г.
Ответ: m а (O) 2,667 • 10 - 2 3 г.
Вычисление массы атома в атомных единицах массы (а.е.м.)
Задача 3.
Найти
массу
атома
кислорода
в
атомных
единицах
массы,
относительная атомная масса его равна 16.
Аr (O) =16
mа = Аr(х) • 1 а.е.м.
ma =16. • 1а.е.м=16а.е.м.
mа(O) -?
Ответ : mа (О) 16 а.е.м.
Вычисление массы молекулы в единицах массы как суммы масс атомов.
Задача 4.
Вычислить массу молек улы кислорода в единицах массы, если
масса атомов кислорода равна 2,667 • 10 m a (O)=2,667• 10 - 2 3 г
20
23
г.
ес ли
m m (О 2 )-?
Так как молек ула кислорода образована
двумя атомами
m m (О 2 ) = 2 ·m а (О) = 2,667• 10- 2 3 г= 5,3• 10 - 2 3 г
Ответ: m m (О 2 ) 5,3 • 10
-23
г
Чтобы найти плотность вещества ρ, н ужно мас су одной молек улы т т умножить
на число молек ул N, содер жащихся в одном к уб ическом метре его объема [ρ =
(m т • N)/V].
Задача 5.
Определить число молек ул кислорода в 1 м 3 , если плотность его равна 1,43
кг/м 3 .
V(O 2 )=1 м 3
Р(О2)=1,43кг/м3
Nm(O2)-?
Для решения задачи использ уем формулу:
ρ=
mm • Nm , отсюда
ρ•V ,
Nm =
V
mm
Mm(O2)=5,334• 10-23г
1,43кг/м3• 1м3
= 2,69• 1025.
Nm(O2)=
5,334• 10-23кг
Ответ:
2,69•1025 молекул кислорода в 1 м3.
Вычисление массы молекулы в единицах массы как суммы масс атомов.
Задача 6
Вычислить массу молек улы кислорода в е диницах массы, если
масса атомов кислорода равна 2,667 • 10
23
г.
m(О) = 2,667 • 10 - 2 3 г Так как молек ула кислорода образована двумя атомами,
то
mm (0 2 ) = 2 • mа (0) = 2,667 • 10 - 2 3 г• 2=
mm (О 2 )-?
= 5,3•10 - 2 3
г.
Ответ: m(О 2 ) 5,3 • 10 - 2 3
г
Плотность вещества можно определять не т олько через мас су и объем его (ρ
= m /V), но и через массу молек улы и число молек ул в еди нице объема. Чтобы
21
найти плотность вещества р, н ужно мас су одной молек улы т т умножить на
число молек ул N. содер жащихся в одном к убическом метре его объема
[ρ = (mm •М)/V].
Закрепление.
1 . К а к о е к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а и с к о л ь к о м о л е к ул с о д е р ж и т с я в о к с и д е
ж е л е з а ( I I I ) ( F е 2 0 3 ) м а с с о й 6 4 0 г ( О т в е т : 4 м о л ь ; 2 4 , 0 8 • 1 0 2 3 м о л е к ул ) .
2 . В о к с и д е ц и н к а т ( Z п ) : т ( О ) = 6 5 : 1 6 . М о л е к ул а о к с и д а ц и н к а с о с т о и т
из 1 атома цинка и 1 атома кислорода. Какова атомная масса цинка?
(Задачу решить в уме.)
3 . О п р е д е л и т ь м а с с у с у л ь ф и д а ж е л е з а ( П ) ( F е S ) , п о л уч е н н о г о и з с м е с и 7 г
ж е л е з а и 7 г с е р ы ( О т в е т : 1 1 г с ул ь ф и д а ж е л е з а ( I I ) и о с т а е т с я 3 г с е р ы ) .
4 . Ч т о т я ж е л е е : м о л е к ул а к и с л о р о д а и л и м о л е к ул а в о д ы ? ( О т в е т :
м о л е к ул а к и с л о р о д а ) .
5 . П р и р а з л о ж е н и и о к с и д а р т ут и ( П ) м а с с о й 2 , 1 7 г о б р а з о в а л о с ь д в а
в е щ е с т в а : к и с л о р о д м а с с о й 0 , 1 6 г и н е и з в е с т н о е к о л и ч е с т в о р т ут и .
К а к о в а м а с с а о б р а з о в а в ш е й с я р т ут и ? ( О т в е т : 2 , 0 1 г ) .
Урок 2.
Тема: Вычисление массы вещества по известному количеству вещества
Цель :
1)решение задач данного типа, использование физических величин « количествo вещества»
2)развитие логического мышления школьников, формирование навыков решения задач с
использованием физических величин
3) воспитание стремления к самостоятельности, аккуратности.
Оборудование: таблица «физические величины и единицы их измерения»
1.Организационная часть.
2.Мотивация Повторение материала
-Как отмерить порцию определенного количества вещества?
-Как найти молярную массу?
22
3. Решение задач
1.Сколько молекул воды приходится на одну молекулу сероводорода в х% -ой
сероводородной воде?
ω(Н 2 S)=x%
Задача сводится к нахождению числа молей N m (H 2 S)=
1молекула
воды или молекул, что одно и то же, так
как, моль любых частиц
.
содержит 6,02• 1023 этих единиц).
В х%-ой сероводородной воде х г
Nm(H2O)-?
сероводорода и (100-
х) г
воды или
(H 2 S)=(100-х)/18, тогда х/34 моль H 2 S
(H 2 S)=x/34;
приходится (100-х)/18 моль H 2 O, 1 моль H 2 S приходится у моль H 2 O
(100-х) • 34
у=
3400-34х
=
18х
18х
Ответ: 3400-34х / 18x молекул H2O.
Задача 2. Сколько молекул содержится в воде массой 54 г и какова масса одной молекулы?
Находим количество вещества в 54 г воды:
m(H2O)=54г
54г:18г/моль=3 моль
Находим число молекул воды в 3 моль H2O, учитывая, что 1
Nm(H2O)-?
моль
любого вещества содержит 6,02·1023 молекул.
mm(H2O)-?
M(H2O)=18 г/моль
6 , 0 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул / м о л ь • 3 м о л ь = 1 8 , 0 6 • 1 0 2 3 м о л е к ул . Э т о ж е
д е й с т в и е м о ж н о в ы п о л н и т ь к о р о ч е , р а с с уж д а я с л е д ую щ и м о б р а з о м :
1 м о л ь , и л и 1 8 г Н 2 О , с о д е р ж и т 6 , 0 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул ,
5 4 г Н 2 О с о д е р ж и т х м о л е к ул ,
Т о г д а п о п р о п о р ц и и х = 1 8 , 0 6 • 1 0 2 3 м о л е к ул .
23
Н а х о д и м м а с с у о д н о й м о л е к ул ы в о д ы :
знаем, что 1 моль Н
2
0 с о д е р ж и т 6 , 0 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул , и х м а с с а 1 8 г ,
т о г д а м а с с а о д н о й м о л е к ул ы б у д е т р а в н а : 1 8 г : ( 6 , 0 2 • 1 0 2 3 ) ≈ 3 * 1 0 2 3 г
или можно 54г:(18,06• 1023)≈3• 1023г.
Р а с с уж д е н и е м о ж н о в е с т и и т а к : N a / N = M / m ; m = ( M • N ) / N a д л я о д н о й
м о л е к ул ы m m ( х ) = ( М ( х ) • N ) / N а , т о г д а
m m ( Н 2 O = ( 1 8 г / м о л ь • 1 м о л е к ул у ) / 6 , 0 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул / м о л ь ≈
3 • 10-23 г.
Ответ: Nm (Н2O) 18,06 • 1023 молекул; m m(Н2O)≈3• 1023 г.
Вычисление молярной массы вещества по известному количеству
вещества.
Задача 5
Газ количеством вещества 5 моль имеет массу 160 г. Опреде лить его молярную массу и
формулу, если известно, что молекула газа состоит из двух атомов одного и того же
элемента.
ν(газа)= 5 моль
т(газа)= 160 г
М(газа)- ?
Вспоминаем формулу определения молярной массы, если
известно количество вещества и его масса, то
М = m/ν
Подставим значения в формулу и рассчитаем: М = 32
г/моль.
Так как молекула газа двухатомна, то 32 г/моль: 2 = 16 г/моль, следовательно,
А г (газа) равен 16, этот газ кислород.
Ответ: М (газа) 32 г/моль, этот газ кислород.
Закрепление. Решение задач.
1.Сколько моль содержится в 1 м 3 любого газа при н. у.? (44,6 моль.)
2 . . В ы ч и с л и т е ч и с л о м о л е к ул , с о д е р ж а щ и х с я в уг л е к и с л о м г а з е м а с с о й 1 1
г. (1,5• 1023 молекул.)
3 . О п р е д е л и т е м а с с у и к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а , с о о т в е т с т в ую щ и е 3 • 1 0 2 3
м о л е к ул а м б р о м а . ( 8 0 г ; 0 , 5 м о л ь . )
24
4 . О п р е д е л и т е м а с с у о д н о й м о л е к ул ы в о д ы . ( 3 • 1 0 - 2 3 г . )
5 . О п р е д е л и т е , к а к о й о б ъ е м п р и н . у. з а н и м а ю т 2 7 • 1 0 2 1 м о л е к ул г а з а . ( 1
л.)
6 . О п р е д е л и т е , о д и н а к о в о е л и ч и с л о м о л е к ул с о д е р ж и т с я : а ) в 0 , 5 г а з о т а
и 0,5 г метана; б) в 0,5 л азота и 0,5 л метана; в) в смесях 1,1 г С02 с 2,4
г 03 и 1,32 г С02 с 2,16 г 03; г) в 0,001 кг Н2 и 0,001 кг 02; д) в 1 г NH3 и
1 г N2; е) в 16 г СН4 и 32 г 02. Ответ подтвердите расче том, (а) Нет; б)
да; в) да; г) нет; д) нет; е) да.)
7. Дан оксид азота (II) массой 6 г. Вычислите:
а)объем,
занимаемый
ук а з а н н о й
массой
оксида
а з о т а ( I I ) п р и н . у. ;
б) количество
вещества,
с о о т в е т с т в ую щ е е
ук а з а н н о й
массе оксида азота (II);
в) число
м о л е к ул ,
содержащееся
в
ук а з а н н о й
массе
о к с и д а , ( а ) 4 , 4 8 л ; б ) 0 , 2 м о л ь ; в ) 1 , 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул . )
8.Определите,
калия
в
каком
содержится
а)
в
5
в)
в
0,3
моль
столько
с ул ь ф а т а
моль
количестве
же
калия;
нитрата
б)
калия;
вещества
калия,
в
г)
17,4
в
50,5
г
хлорида
сколько
его:
с ул ь ф а т а
калия;
нитрата
калия,
г
(а) 10 моль; б) 0,2 моль; в) 0,3 моль; г) 0,5 моль.)
9Вычислите
массу
магния,
в
которой
имеется
столько
же
атомов,
сколько их содержится в азоте массой 1 г. (1,714 г.)10
1 0 . Н а й д и т е о б ъ е м ( н . у. ) , к о т о р ы й з а й м ут 1 , 2 • 1 0 2 4 м о л е к ул г а з а .
Определите
м о л я р н ую
массу
этого
газа
и
назовите
его,
зная,
что
вычисленный объем газа имеет массу 64 г. (44,8 л; 32 г/моль; кислород.)
1 1 . О п р е д е л и т е м о л я р н ую м а с с у г а з а ,
составляет 0,786 г. (44 г/моль.)
25
если масса его 400 мл при н. у.
Урок 3.
Тема. Расчеты по формулам веществ
Цель:
1. Закрепление знаний по решению задач на нахождение формулы веществ по
отношению массы элементов и вычисления отношения масс элементов в сложном
веществе по формулам
2. Формирование навыков решения задачи данного типа, уметь объяснять
причинно –следственную зависимость между сравнительной атомной массой и
составом
3. Воспитание интереса к окружающему миру
Ход урока:
1.Организационная часть
2.Мотивация. Повторение
Для решения задач данного типа используем следующие зна ния: отношения
масс элементов в любой массе вещества соотносятся между собой как их массовые
количества в одной молекуле этого вещества.
Задача 1.
Вычислить отношение масс водорода и кислорода в воде
А r (Н) = 1
Из молекулярной формулы воды видно,
А r (О) = 16
что на два атома водорода приходится один
атом кислорода, тогда можем записать:
M (Н):m(0)- ?
М r (Н 2 0) = 2А r (Н)+А r (0).
Используя знание, что истинные массы атомов химических элементов соотносятся
между собой как их относительные атомные массы, определяем:
m(Н):m(0) = 2А r (Н): А r (0). m(Н) : m(0) = 2 : 16;
так
как
массовые
отношения
элементов
в
сложном
веществе
выражаются
наименьшими числами, то отношение 2 : 16 можно разделить на два, и получим m(Н)
: m(О) = 2 : 1 6 = 1 : 8 .
Ответ: массовые отношения (Н): (О) = 1 : 8 , или m(Н): m(О) = 1:8.
Задача 2.
26
Определить массовые отношения элементов в формуле МgSO 4 .
Мg
S
04
24
32
64
3
4
8
Ответ: массовые отношения (Мg) : ( S ) : (0 4 ) = 3 : 4 : 8 .
Задача 3.
Сравните состав веществ NaCl, СuСl, СuСl 2 ,, МgСl 2 и атомные
массы и решите, какое соединение содержит больше хлора.
СuСl
NаСl
А r (х)
23
СuСl 2
64
А r (Сl)
МgСl 2
64
24
35,5
Отсюда 23/35,5 : 64/35,5: 64/71 : 24/71.
Увеличим две первые дроби на два, получим все дроби с оди наковыми
знаменателями:
46
:
128
71
:
71
64
: 24
71
71
Теперь легко сделать вывод, что МgСl2 содержит больше хлора.
Ответ: вещество СuСl содержит больше хлора.
Задача 4.
Определить
массовые
отношения
элементов
в
которого СаSO4.
Са
υ
Аr
М
m
S
O4
1 моль атомов 1 моль атомов 4 моль а томов
40
40г/моль
32
16
32г/моль
16 г/моль
32 г
64 г
40 г
m (Са): m (S): m (О)40
32
64
27
веществе,
ф о р м ул а
Р а с с уж д е н и е м о ж н о в е с т и и с л е д ую щ и м о б р а з о м m(Са):m(5):m(0)
Са
S
О
5
4
8
Аг
40
32
или
16
5
4
с о к р а т и м и п о л уч и м 4 0 : 8 = 5 3 2 : 8 = 4
16 : 8 = 2
8
Сравниваем эти массовые отношения с отношением, данным в
Н
условии задачи:
а
5:5 = 1;
4:4=1;
8:2=4.
х
о
С л е д о в а т е л ь н о , ф о р м ул а в е щ е с т в а С а S О 4 .
ж
д
е
н и е ф о р м ул ы в е щ е с т в а п о о т н о ш е н и я м м а с с э л е м е н т о в
Задача 5.
Са
m(Са):m (S):m(0)
Аг
υ
S
О
5
4
8
1
4/5
8/5
40
4/5•40 = 32
40
32
1 моль атомов
8/5•40 = 64
16
1 моль атомов 4 моль атомов.
О т в е т : ф о р м ул а в е щ е с т в а С а S 0 4 .
Задача 6.
П р и р а з л о ж е н и и 5 0 г к а р б о н а т а к а л ь ц и я п о л уч и л о с ь 2 8 г о к с и д а к а л ь ц и я
( m ( С а ) : m ( О ) = 5 : 2 ) и 2 2 г о к с и д а уг л е р о д а ( I V )
(m(С): m(О) = 3:8). Рассчитайте атомный состав карбоната кальция. z
Первый способ решения:
m (карбонат кальция)=50г
m (оксида кальция)=28 г
m ( о к с и д а уг л е р о д а ( I V ) )
m(Са): m(О)=5:2
28
m(С): m(О)=3:8
СахСУОz
Определим массу
кальция и кислорода в
о к с и д е к а л ь ц и я . С ум м а
массовых долей 2+5=7
О п р е д е л и м м а с с у у г л е р о д а и к и с л о р о д а в о к с и д е уг л е р о д а ( I V ) . С ум м а
массовых долей 3 + 8 = 11
22 г
22 г
m (С) = — • 3 = 6 г,
• 8 = 16 г.
m (0)=
11
11
Общая масса кислорода 8 г + 16 г = 24 г.
В итоге имеем m (Са)+ m (С)+ m (О) = 20 г + 6 г + 24 г = 50 г , а
массовые отношения m (Са) : m (С) : m (О) = 20 : 6 : 24. Определяем
ф о р м ул у к а р б о н а т а к а л ь ц и я .
20
6
24
х : у : z = — : — : — = 0,5 : 0,5 : 1,5 = 1:1:3
40
12
16
О т в е т : ф о р м ул а к а р б о н а т а к а л ь ц и я С а С 0 3 .
Закрепление. Решение задач.
1 . О п р е д е л и т е о б ъ е м ( н . у. ) с е р о в о д о р о д а м а с с о й 1 3 , 6 г . ( 8 , 9 6 л . )
2 . О п р е д е л и т е м а с с у к и с л о р о д а о б ъ е м о м 3 3 , 6 л ( н . у. ) . ( 4 8 г . )
3 . О п р е д е л и т е о б ъ е м ( н . у. ) в о д о р о д а к о л и ч е с т в о м ( I V ) в е щ е с т в а 0 , 1 м о л ь .
(2,24 л.)
4 . Г а з о в а я с м е с ь п р и н . у. с о д е р ж и т к и с л о р о д о б ъ е м о м 2 , 2 4 л и о к с и д
серы (IV) объемом 3,36 л. Опреде лите массу смеси. (12,8 г.)
5 . О п р е д е л и т е о б ъ е м г а з о в о й с м е с и ( н . у. ) , с о д е р ж а щ е й в о д о р о д м а с с о й
1,4 г и азот массой 5,6 г. (20,16 л.)
29
Урок 4,5.
Тема: Решение задач на вычисление массы, количест во
и объема
вещест ва по формуле.
Цель:
1. Закрепление решения задач на вычисления массы, количество и
о б ъ е м а в е щ е с т в а п о ф о р м ул е в е щ е с т в а
2 . С о в е р ш е н с т в о в а н и я ум е н и й р е ш а т ь з а д а ч и н а в ы ч и с л е н и я п о
ф о р м ул е в е щ е с т в а
3. Воспитание самостоятельности
О б о р уд о в а н и е : т а б л и ц а и П е р и о д и ч е с к а я с и с т е м а Д . И . М е н д е л е е в а
1.Организационная часть.
2.Мотивация.
Х о д ур о к а :
Решение задач.
1.Сколько моль содержится в 1 м 3 любого газа при н. у.? (44,6
моль.)
2 . В ы ч и с л и т е ч и с л о м о л е к ул , с о д е р ж а щ и х с я в уг л е к и с л о м г а з е м а с с о й
1 1 г . ( 1 , 5 • 1 0 2 3 м о л е к ул . )
3 . О п р е д е л и т е м а с с у и к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а , с о о т в е т с т в ую щ и е
3 •
1 0 - 2 3 м о л е к ул а м б р о м а . ( 8 0 г ; 0 , 5 м о л ь . )
4 . О п р е д е л и т е м а с с у о д н о й м о л е к ул ы в о д ы . ( 3 • 1 0 - 2 3 г . )
5 . О п р е д е л и т е , к а к о й о б ъ е м п р и н . у. з а н и м а ю т 2 7 • 1 0 2 1 м о л е к ул
газа. (1 л.)
6 . О п р е д е л и т е , о д и н а к о в о е л и ч и с л о м о л е к ул с о д е р ж и т с я : а ) в 0 , 5 г
азота и 0,5 г метана; б) в 0,5 л азота и 0,5 л метана; в) в смесях 1,1 г С02
с 2,4 г 03 и 1,32 г С02 с 2,16 г 03; г) в 0,001 кг Н2 и 0,001 кг 02; д) в 1 г
NH3 и 1 г N2; е) в 16 г СН4 и 32 г 02. Ответ подтвердите р асчетом, (а)
Нет; б) да; в) да; г) нет; д) нет; е) да.)
7.Дан оксид азота (II) массой 6 г. Вычислите:
а)
о б ъ е м , з а н и м а е м ы й ук а з а н н о й м а с с о й о к с и д а
а з о т а ( I I ) п р и н . у. ;
б)
к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а , с о о т в е т с т в ую щ е е ук а з а н н о й
массе оксида азота (II);
30
в)
ч и с л о м о л е к ул , с о д е р ж а щ е е с я в ук а з а н н о й м а с с е
о к с и д а , ( а ) 4 , 4 8 л ; б ) 0 , 2 м о л ь ; в ) 1 , 2 • 1 0 2 3 м о л е к ул . )
8.Определите, в каком количестве вещества хлорида
калия содержится столько же калия, сколько его:
а ) в 5 м о л ь с ул ь ф а т а к а л и я ; б ) в 1 7 , 4 г с ул ь ф а т а к а л и я ;
в) в 0,3 моль нитрата калия; г) в 50,5 г нитрата калия,
(а) 10 моль; б) 0,2 моль; в) 0,3 моль; г) 0,5 моль.)
9.Вычислите массу магния, в которой имеется столько же атомов,
сколько их содержится в азоте мас сой 1 г.
(1,714 г.)
1 0 . Н а й д и т е о б ъ е м ( н . у. ) , к о т о р ы й з а й м ут 1 , 2 • 1 0 2 4 м о л е к ул г а з а .
О п р е д е л и т е м о л я р н ую м а с с у э т о г о г а з а и н а з о в и т е е г о , з н а я , ч т о
вычисленный объем газа имеет массу 64 г. (44,8 л; 32 г/моль; кислород.)
1 1 . О п р е д е л и т е м о л я р н ую м а с с у г а з а , е с л и м а с с а е г о 4 0 0 м л п р и н . у.
составляет 0,786 г. (44 г/моль.)
1 2 . О п р е д е л и т е м о л я р н ую м а с с у о к с и д а уг л е р о д а , п л о т н о с т ь к о т о р о г о
п о в о з д ух у с о с т а в л я е т 1 , 5 1 . К а к о й э т о о к с и д уг л е р о д а ? ( 4 4 г / м о л ь ; С 0 2 . . )
1 3 . В ы ч и с л и т е м а с с о в ую д о л ю ф о с ф о р а в о к с и д е ф о с ф о р а ( V ) . ( 0 , 4 3 7 ,
или 43,7%.)
1 4 . О п р е д е л и т е м а с с о в ую д о л ю в о д ы в м е д н о м к у п о р о с е C u S О 4 •
5Н2О. (0,36, или 36%.)
15.Определите массу алюминия, входящего в сос тав оксида
алюминия массой 153 г. (81 г.)
16.Определите массу фосфора, содержащегося в 40 г смеси,
состоящей из 40% оксида фосфора (III) и 60% оксида фосфора (V). (19,5
г.)
17.Оксид элемента имеет состав Э0 3. Массовая доля кислорода в
э т о м о к с и д е с о с т а в л я е т 6 0 % . О п р е д е л и т е , к а к о й э л е м е н т о б р а з уе т о к с и д .
(Сера.)
18.Хлорид элемента имеет состав ЭС 12. Массовая доля хлора в этом
х л о р и д е с о с т а в л я е т 5 2 , 2 1 % . О п р е д е л и т е , к а к о й э л е м е н т о б р а з уе т х л о р и д .
(Цинк.)
31
1 9 . М о л я р н а я м а с с а с ул ь ф а т а д в ух в а л е н т н о г о м е т а л л а в т р и р а з а
больше молярной массы оксида металла (II). Определите, какой это
металл. (Магний.)
2 0 . У с т а н о в и т е ф о р м ул у к р и с т а л л о г и д р а т а с ул ь ф а т а ж е л е з а ( I I ) , е с л и
известно, что массовая доля воды в этой соли составляет 45,32%. (FeS04
•7Н2О)
21.Определите массу 1 м3 газовой смеси, содержа щей 20% (по
о б ъ е м у) в о д о р о д а и 8 0 % к и с л о р о д а п р и н . у. ( 1 1 6 0 г . )
Урок 6.
Тема: расчеты по формулам веществ
Цель:
1. Закрепить решения задач на определение массы химического элемента по
массе сложного вещества ,определение массы сложного вещества по известной массе
простого вещества;
2. Закрепить навыки решения разноуровневых задач;
3. Воспитывать уверенность в себе, целеустремленность.
Оборудование: таблица «Физические величины и единицы их измерения»
Ход урока
1.Организационная часть.
2.Мотивация. Повторение
Определение массы химического элемента по массе сложного
вещества
Задача 1
О п р е д е л и т ь м а с с у ж е л е з а , п о л уч а е м о г о и з 1 1 6 г м а г н и т н о г о ж е л е з н я к а
(Fе 302).
Первый способ решения. При решении подобных химических задач
с л е д уе т п р и о ф о р м л е н и и з а п и с ы в а т ь р а с с уж д е н и е с н а ч а л а п о ф о р м ул е , а
п о т о м п о ус л о в и ю з а д а ч и .
32
Дано:
m(Fе 304) = 116 г
Вначале определяем массу х количества
в е щ е с т в а , с к о т о р о й б уд е м в е с т и р а с ч е т ы
m(Fе)- ?
m = М : v
Аr(Fе) = 56
Мr(Fе3О4)=232
1 моль(Fе3О4)= 232 г/моль • 1 моль = 232 г.
3 моль атомов (Fе) = 56 г/моль • 3моль = 168 г.
Записываем рассуждение:
1 моль Fе3О4 содержит 3 моль атомов Fе, то
232 г Fе3О4содержат 168 г Fе,
116 г Fе3О4содержат х г Fе.
Т а к з а п и с ь д о л ж н а в ы г л я д е т ь н а п е р в ы х э т а п а х р а с с уж д е н и я , п о з ж е е е
м о ж н о с о к р а т и т ь , о н а б уд е т в ы г л я д е т ь т а к :
232 г Fе3О4содержит 168 г Fе,
116 г Fе3О4содержит х г Fе.
Т е п е р ь н а х о д и м п р о п о р ц и о н а л ь н ую з а в и с и м о с т ь и н е и з в е с т н о е ,
и с п о л ь з уя п р а в и л о «н а х о ж д е н и я ч а с т и о т ч и с л а », т а к к а к ж е л е з о п о
о т н о ш е н и ю к о к с и д у б уд е т ч а с т ь ю :
168 г
х =
• 116 г = 84 г.
232 г
Часто в задачах массы веществ выражаются в граммах, кило граммах,
тоннах. Так как тонна, килограмм, грамм - величины пропорциональные,
т о о ф о р м л е н и е з а д а ч м о ж н о р е к о м е н д о в а т ь б е з о с о б о г о ус л о ж н е н и я
с л е д ую щ и м о б р а з о м : F е 3 О 4 - > З F е
1 моль
3 моль атомов
232 г/моль
168 г/моль
232 г (кг,т)
168 г (кг,т)
Ответ: т(Fе) 84 г.
Второй способ решения:
m (Fе)
3 Мr(Fе)
33
m(Fе 304)= Мr(Fе 304)
Если примем т(Fе) за х, то:
х
ЗМr(Fе)
;
=
m(Fе 304)
116 г • 3•
х =
56 г
= 84 г.
Мr(Fе3О4)
232 г
Ответ: m(Fе3О4) 84 г.
Определение массы сложного вещества по известной
массе простого вещества
Задача 2
Определить массу магнитного железняка (Fе 304), необходимого для
п о л уч е н и я 8 4 г ж е л е з а .
Дано:
Р а с с уж д е н и е в е д е м т а к ж е , к а к и в п р е д ы -
m(Fе) = 84 г
m(Fе3О4)-?
д ущ е й з а д а ч е , т о е с т ь с н а ч а л а и с х о д и м и з ф о р -
Аr(Fе) = 56
м ул ы в е щ е с т в а , а п о т о м и з м а с с ы в е щ е с т в а ,
М r ( F е 3 0 4 ) = 2 3 2 д а н н о г о п о ус л о в и ю з а д а ч и . О п р е д е л я е м , ч т о з д е с ь
н уж н о и с п о л ь з о в а т ь п р а в и л о «н а х о ж д е н и я ц е л о г о п о
ч а с т и ».
m 1 моль (Fе3О4) = 232 г/моль • 1 моль = 232 г.
m 3 моль атомов (Fе) = 56 г/моль • 3 моль = 168 г.
232 г Fе3О4содержит 168 г Fе,
х г Fе3О4 содержит 84 г Fе,
232 г
х =
• 84 г = 116 г.
168 г
Ответ: m(Fе3О4) 116 г.
В ы ч и с л е н и е м а с с о в о й д о л и ( % ) э л е м е н т а п о ф о р м ул е в е щ е с т в а ,
содержащего этот элемент
Задача 3
34
Вычислить массовую долю (%) водор ода в воде.
Н2О
Массовая доля элемента (компонента) не зави сит
ω%(Н)-?
о т к о л и ч е с т в а в е щ е с т в а , п о э т о м у уд о б н о п р и н я т ь
Аr(Н)= 1
количество вещества равным 1 моль.
Массовая доля элемента, как и массовые
Аr(0)= 16
отношения, может выражаться в долях единицы и в
процентах,
находим
М r ( Н 2 0 ) = 2 А r ( Н ) + А r ( 0 ) = 2 • 1 + 1 6 = 1 8 . П р и р а с ч е т а х п о л ь з уе м с я
п р а в и л о м «н а х о ж д е н и я ч а с т и о т ч и с л а »,
и с п о л ь з уя ф о р м ул у
п Аr (элемента)
ω% (элемента) =
• 100%.
Мr (вещества)
Н а х о д и м , к а к ую д о л ю с о с т а в л я е т о т н о с и т е л ь н а я а т о м н а я м а с с а
элемента (называем элемент) от относительной молекулярной массы
вещества (называем вещество ), и выражаем ее в процен тах.
2
ω(Н)=
• 100% = 11%.
18
Ответ: ω(Н) в Н2О 11%.
Э к с п е р и м е н т а л ь н о ус т а н а в л и в а е м , ч т о п р и р а з л о ж е н и и в о д ы , е с л и
о б р а з уе т с я о б ъ е м к и с л о р о д а 1 л , т о о б ъ е м в о д о р о д а 2 л . И з в е с т н о , ч т о
масса 1 л кислорода = 1,429 г, масса 2 л во дорода = 2 • 0,089 = 0,178 г,
т о г д а м а с с о в ы е о т н о ш е н и я в о д о р о д а и к и с л о р о д а в в о д е б уд ут 0 , 1 7 8 г :
1,429 г = 1 : 8.
Из этого отношения можно вычислить массовые доли элемен тов в
воде. На воду приходится 1 маc. доля (Н) + 8 маc. долей (O)= 9 маc.
долей.
1
ω(Н)=
— • 100% = 11%.
9
8
ω(О) = 0,89, или — • 100% = 89%.
35
9
Ответ: в воде ω(Н) 11%, ω(О) 89%.
Расчеты по вычислению массовой доли элемента по формуле вещества
использ уются для определения питательной ценности удобрений как
вычисление массовой доли азота в азотных, окси да калия - в калийных, оксида
фосфора (V) - в фосфорных удоб рениях, что можно записать следующим
образом:
KNO 3
ω% азота
N
KCl
ω% калия
Ca 3 (PO 4 ) 3
ω% фосфора
K
P2O5.
Задача 4.
Вычислить содержание питательных элементов в калийной селитре.
Питательная ценность калийной селитры определяется на содержание азота
N и калия K 2 O 5 : а) содержание азота N
составим стехиометрическ ую схему
KNO 3
KNO 3
ω %(N)-?
N
101
14
ω%=
M r (KNO 3 )=101
A r (N)=14
A r (N)
• 100%
M r (KNO 3 )
14
ω% ( N ) =
•100≈14%
101
б) содержание калия K 2 O
КNO 3
ω%(К,0)-?
М r (КN0 3 ) = 1 0 1
Составляем стехиометрическ ую схему. Нужно взять 2 моль
КN0 3 , так как К 2 0 содержит 2 моль атомов калия:
2КNO 3 -> К 2 0
202
М r (К 2 0) = 94
36
94
М r (К 2 0)
ω%(К 2 0)=
• 100%;
2M r (KNO 3 )
94
ω(К 2 0) =
• 100% ≈ 47%.
202
Ответ:ω(N)≈ 14%;ω (К 2 0) ≈ 47% в нитрате калия.
Задача 5.
Образец соли содержит 80% КСl. Какова массовая доля К20 в этом образце?
ω(КСl) = 80%
2КСl->К20
149 г
ω%(К20)-?
94 г
Находим массу образца соли (нахождением целого по
части) Mr(KCl)=74,5
149 г КС1 составляет 80%, Mr(K2O)=94
х г образца составляет 100%, 149 г
149
----- • 100% = 186 г.
80%
Рассчитываем массовую долю оксида калия в образце:
m(K2O)
ω%(К20) = ----- ~ ------ • 100%,
m(образца)
94г
m(К20) = М(К20) •
V;
т(К20) = 94 г/моль • 1 моль = 94 г.
------• 100% =50%.
186 г
Ответ: ω(К20) в образце соли ≈ 50%.
Задача 6.
37
.
1. Установлена необходимая доза фосфора под картофель. Она равна 90 кг на 1 га
площади. Определить массу двойного суперфосфата (Са(Н2Р04)2 • 2Н20) с массовой долей
Р20548% для внесения на 5 га площади.
1)
Масса питательных веществ в 100 кг двойного суперфосфата
(Са(Н2Р04)2 • 2Н20) 48 кг.
2)
Рассчитываем массу двойного суперфосфата Са(Н2Р04)2.
Н20 для внесения необходимой дозы питательных веществ на1 га площади:
48 кг Р205 соответствует 100 кг Са(Н2Р04)2 • 2Н20,
90 кг Р,05 соответствует х кг Са(Н2Р04)2 • 2Н20,
90 кг
х=
• 100 к г = 187,5 кг.
48 кг
2.
На 1 га площади рекомендуемая доза для внесения азота 0,8 ц
аммиачной селитры (NН 4 NО 3 ). Определить массу мочевины
СО(NН 2 ) 2 , заменяющую дозу аммиачной селитры.
1)Масса питательных веществ в 100 кг аммиачной селитры
равна 80 кг.
2)Рассчитываем массу мочевины по схеме:
NН 4 NО 3 -> СО(NН 2 ) 2
80 кг
60 кг
80 кг NН 4 NО 3 эквивалентно по содержанию 60 кг СО(NН 2 ) 2 ,
80 кг NН 4 NО 3 рекомендуемая доза
х кг СО(NН 2 ) 2
80 кг
х=
• 80 кг = 60 кг.
60 кг
3.
Определить массу простого суперфосфата, заменяющего 10 т
навоза, если известно, что в навозе содержится 0,25% Р 2 О у а в
суперфосфате - 18% Р 2 0 5 .
1) Содержание Р 2 0 3 в 10 т навоза:
100 т навоза при со Р 2 0 5 25% содержат 0,25 т Р 2 0 5
10 т навоза при со Р 2 0 5 25% содержат
10 т • 0,25 т
х=
= 0,025 т.
38
х т Р 205
100 т
2) Содержание Р 2 0 5 в 10 т простого суперфосфата:
100 т Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2СаS0 4 при со Р 2 0 5 18% содержат 18 т Р 2 0 5 ,
10 т Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2СаS0 4 при со Р 2 0 5 18% содержат х т Р 2 0 5 ,
10т • 18т
х=
= 1,8 т.
100 т
3) Рассчитываем массу простого суперфосфата, заменяющего
1 0 т навоза; если внесем 10 т простого суперфосфата, то содержание питательных веществ Р 2 0 5 будет 1,8 т, а удобряя почву навозом (тоже 10 т), внесем 0,025 т питательных веществ Р 2 0 5 . Отсюда можем определить массу простого суперфосфата, заменяющего 10 т навоза. Кратко запись будет выглядеть так:
1 0 т Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2СаS0 4 содержат 1,8 т Р 2 0 5 ,
х т Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2СаS0 4 содержат 0,025 т Р 2 0 5
10 т • 0,025 т
х=
= 0,139 т.
1,8т
4. Как называется удобрение, которое производят в одном из
цехов Воскресенского химкомбината, если известно, что для его
получения на каждые 310 кг Са 3 (Р0 4 ) 2 расходуется 196 кг Н 2 Ş0 4 .
Составьте по этим данным уравнение реакции и рассчитайте
массовую долю питательных веществ удобрения,
310 кг
m
ύ = —; ύ (Са 3 (Р0 4 ),) =
= 1 моль,
М
3 1 0 кг/моль
196 кг
ύ(Н 2 Ş0 4 ) =
= 2 моль.
98 кг/моль
Теперь запишем уравнение реакции Са 3 (Р0 4 ) 2 + 2Н 2 S0 4 = Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2Са S 0 4 ,
получается простой суперфосфат состава Са(Н 2 Р0 4 ) 2 + 2Са50 4 . 2) Рассчиваем
массовую долю питательных веществ в удобрении:
Са(Н 2 Р0 4 ) + 2СаS 0 4 -> Р 2 0 5
39
506 кг
142 кг
142 кг
ω( Р 2 0 5 )=
• 100 % = 28%
506 кг
5. Пережженная в обыкновенной печи кость пригодна для минеральной подкормки
животных. Какую массу костной золы, содержащей 20% Р 2 0 5 , надо добавить для
коровы с живым весом 500 кг и удоем молока 20 л, в рационе которой име ется 61,5 г
фосфора, а ей требуется 77 г.
1) Масса фосфора, необходимая для добавления в рацион корове:
77 г - 61,5 г = 15,5 г.
2) Определяем массу оксида фосфора (у), содержащего 15,5 г
фосфора:
Р 2 0 5 142г
62г
62 г Р содержится в 142 г Р 2 0 5 ,
15,5 г Р содержится в х г Р 2 0 5 , х = 35,5 г.
3) Найдем массу костной золы, содержащей 20% Р 2 0 5 и необходимой для добавки в суточный рацион коровы:
35,5 г Р 2 0 5 составляют 20%,
х г костной золы составляют 100%.
Или: массу костной золы можно определять нахождением це лого по части:
35,5 г
• 100 % = 177,5 г.
20%
Задачи для самостоятельного решения
1.Вычислите массовую долю фосфора в оксиде фосфора (V). (0,437, или 43,7%.)
2.Определите массу алюминия, входящего в состав оксида алюминия массой 153 г.
(81 г.)
3.Определите массу фосфора, содержащегося в 40 г смеси, состоящей из 40% оксида
фосфора (III) и 60% оксида фосфора (V). (19,5 г.)
40
4.Оксид элемента имеет состав Э0 3 . Массовая доля кислорода в этом оксиде
составляет 60%. Определите, какой элемент образует оксид. (Сера.)
5.Хлорид элемента имеет состав ЭС1 2 . Массовая доля хлора в этом хлориде
составляет 52,21%. Определите, какой элемент образует хлорид. (Цинк.)
6.Молярная масса сульфата двухвалентного металла в три раза больше молярной
массы оксида металла (II). Определите, какой это металл. (Магний.)
7.Установите формулу кристаллогидрата сульфата железа (II), если известно, что
массовая доля воды в этой соли составляет 45,32%. (FeS0 4 • 7Н 2 0.)
8.Определите массу 1 м 3 газовой смеси, содержащей 20% (по объему) водорода и
80% кислорода при н. у. (1160 г.)
3. Расчеты по химическим уравнениям
Урок 4.
Тема: Вычисление по химическим уравнениям масс или объемов веществ
по известному количеству одного из вступающих в реакцию или
получающихся в результате реакции
Цель:
1.Закрепление понятий: молярная масса вещества, масса вещества, моль;
осмысление закона сохранения массы веществ; закрепить расчеты по уравнениям
реакции
2.Совершенствование навыков по составлению уравнений реакции
3. Материалистическое воспитание :количественная и качественная сторона
реакции
Оборудование: таблица «Физические величины и единицы их измерения»
Схема «Типы химических реакций»
Ход урока:
1.Организационная
2.Мотивация .Повторение
41
Алгоритм решения:
1. Написать краткое условие задачи.
2. Записать уравнение реакции (уравнение реакции показыва ет, какие вещества
вступают и образуются в результате реакции, в каких массовых отношениях они
реагируют).
3. Подчеркнуть формулы веществ, с которыми будете вести расчеты.
4. Надписать в уравнении реакции над формулами массы ве ществ, данные в
условии задачи.
5. Определить относительные молекулярные массы веществ М , молярные массы
М, количество вещества v, масса вещества т, и подписать под формулами веществ, с
которыми будете вести расчеты.
6. Записать рассуждения по уравнению реакции и по условию.
7. Определить массу искомого вещества.
8. Записать ответ задачи.
Решение задач.
Задача 1.Определить массу соли, образовавшейся при взаимодействии соляной
кислоты с цинком массой 130 г.
Первый способ решения
m(Zn) = 130 г
130 г
хг
Zn + 2НС1 = ZnCL + Н 2
m(ZnCl 2 ) - ?
65 г
A (Zn) = 65
136 г
А г (С1) = 35,5
Напоминаем, что массы х количества вещества, с
M r (ZnCl 2 )=136г/моль
которыми будем
вести расчеты, определяются в следующем порядке: A r (Zn) = 65;
M(Zn) = = 65 г/моль, m 1 моль (Zn) = 65 г/моль • 1 моль = 65 г (так как по уравнению
реакции 1 моль Zn, коэффициент перед цинком стоит 1 в уравнении). M r (ZnCl 2 ) =
136; M(ZnCl 2 ) = 136 г/моль. Коэффициент перед ZnCl 2 стоит 1, следовательно, m 1
моль (ZnCl 7 ) = 136 г/моль • 1 моль = 136 г.
Записываем данные в уравнение реакции и решаем. Определя ем массу хлорида
цинка. Рассуждаем следующим образом: если реагирует 65 г Zn, т о получается 136 г
ZnCl 2 , если реагирует 130 г Zn, то получается х г ZnCl 2 ,
130 г - 136 г
х=
= 272 г.
65 г
42
Ответ: m (ZnCl 2 ) 272 г.
Задача 2. Вычислите, какая масса нитрата серебра вступит в реакцию с хлоридом калия,
если при этом образуется осадок хлорида серебра массой 0,716 г.
Дано:
Решение:
m (AgCl) = 0,716 г
Способ 1.
1. Определяем количество вещества AgCl:
0,716
= 0,005 (моль).
v(AgCl) =
Найи: m(AgN03).
143,321
Составляем уравнение реакции:
х моль
0,005 моль
AgN03 + КС1 = AgCl + KN03
1 моль
2.
1 моль
Из уравнения реакции следует, что
v(AgN03) : v(AgCl) = 1 : 1 .
Следовательно,
v(AgN03) = v(AgCl) = 0,005 (моль).
3.
Вычисляем w(AgN03):
m (AgN03) = v(AgN03) • M(AgN03) = = 0,005 • 169,868 = 0,849 (г).
Ответ: m(AgN03) = 0,849 г.
Если исходное вещество или продукт реакции находятся в растворе, то для решения таких
задач определяют массу вещества в растворе по его массовой доле .
Задача 3. Определите, какая масса раствора с массовой долей гидроксида натрия 4%,.или
0,04, расходуется на нейтрализацию уксусной кислоты массой 18 г.
m(СН3СООН)= 18 г.
Решение:
ω (NaOH)= 0,04
Способ 1.
43
1. Вычисляем количество вещества СН3СООН:
m(СН3СООН)
m (р-ра)-?
v(СН3СООН) =
= 0,3 (моль).
M (СН3СООН)
Составляем уравнение реакции:
0,3 моль
х моль
СН3СООН + NaOH = CH3COONa + Н20
1 моль
2.
1 моль
Из уравнения реакции следует, что
v(CH3COOH) : v(NaOH) = 1 : 1 .
Следовательно,
v(CH3COOH) = v(NaOH) = 0,3 (моль).
3.
Вычисляем m (NaOH):
m(NaOH) = 0,3 • 40 = 12 (г).
4.Определяем массу раствора гидроксида натрия:
m(NaOH)
ω (NaOH)=
m(NaOH)
; m (р-ра)=
= 300 (г)
=
ω (NaOH)
m (р-ра)
Ответ:
12
0,04
m (р-ра) = 300 г.
Задача 4.
Определить объем водорода, выделившегося при взаимодей ствии соляной
кислоты с алюминием массой 81 г.
Первый способ решения
m(А1) = 81 г
81г
хл
2А1 + 6НС1 = 2А1С1 3 + ЗН 2
V(H 2 ) - ?
54г
67,2л
44
А r (А1) = 27
54 г А1 образ уется 67,2 л Н 2 ,
81 г А1 образ уется х л Н 2 ,
Х=
81 г • 67,2 л =100,8 л
Закрепление. Решение задач.
1.Рассчитайте
объем
сероводорода,
который
р а с х о д уе т с я
на
взаимодействие с раствором с массовой доле й гидроксида натрия 6% (р
= 1 , 0 4 4 г / м л ) о б ъ е м о м 4 0 м л с о б р а з о в а н и е м г и д р о с ул ь ф и д а н а т р и я . ( 1 , 4
л.)
2.Образец магния, содержащий 3 • 10 23 атомов металла, обработали
раствором серной кислоты. Опреде лите количество вещества и массу
о б р а з ую щ е й с я с о л и . ( 0 , 5 м о л ь ; 6 0 г . )
3 . О п р е д е л и т е о б ъ е м ( н . у. ) в о д о р о д а , н е о б х о д и м ы й д л я п о л уч е н и я 1 , 8 •
1 0 2 4 м о л е к ул в о д ы . ( 6 7 , 2 л . )
4 . В ы ч и с л и т е м а с с у к а р б о н а т а к а л ь ц и я , н е о б х о д и м о г о д л я п о л уч е н и я
оксида кальция массой 224 т. (400 т.)
5 . К а к а я м а с с а с ул ь ф а т а б а р и я о б р а з у е т с я п р и в з а и м о д е й с т в и и р а с т в о р а ,
содержащего хлорид бария массой 62,4 г, с избытком серной кислоты?
(69,9 г.)
Урок №8.
Тема: р ешение задач.
Цель:
1 . З а к р е п и т ь р е ш е н и я з а д а ч н а в ы ч и с л е н и е п о х и м и ч е с к и м ур а в н е н и я м ;
2. Совершенствования навыков использования ал горитма решения задач;
3. Воспитание ответственности
Х о д ур о к а
Решение задач.
45
1 . К а к о й о б ъ е м в о д о р о д а ( н . у. ) п о т р е б уе т с я д л я п о л н о г о
восстановления: а) 0,2 моль оксида меди (II); б) 20 г оксида меди (II)?
(а) 4,48 л; б) 5,6 л.)
2.В избытке соляной кислоты растворили магний массой 6 г и цинк
м а с с о й 6 , 5 г . К а к о й о б ъ е м в о д о р о д а ( н . у. ) в ы д е л и л с я п р и э т о м ? ( 7 , 8 4 л . )
3 . П р и п р о п ус к а н и и о к с и д а уг л е р о д а ( I V ) ч е р е з р а с т в о р г и д р о к с и д а
к а л ь ц и я п о л уч и л и г и д р о к а р б о н а т к а л ь ц и я м а с с о й 8 , 1 г . О п р е д е л и т е
о б ъ е м о к с и д а уг л е р о д а ( I V ) ( н . у. ) , к о т о р ы й б ы л п р о п у щ е н ч е р е з р а с твор. (2,24 л.)
4.Какой объем раствора с массовой долей серной кислоты 10% (р =
1,07 г/мл) потребуется для нейтра лизации раствора, содержащего 16 г
гидроксида натрия? (183 мл.)
5.Для полной нейтрализации раствора массой 25г с массовой долей
азотной кислоты 6,3% потребовался рас твор гидроксида калия массой
4 0 г . О п р е д е л и т е м а с с о в ую д о л ю щ е л о ч и в и с х о д н о м р а с т в о р е . ( 3 , 5 % . )
6 . П р и п р о п ус к а н и и в о д я н о г о п а р а н а д р а с к а л е н н ы м уг л е м о б р а з уе т с я
водяной газ, состоящий из равных объемов СО и Н2. Какой объем
в о д я н о г о г а з а ( н . у . ) м о ж е т б ы т ь п о л у ч е н и з 3 к г уг л я ? ( 1 1 , 2 м 3 . ) 5 4
7 . И з а л ю м и н и я м а с с о й 8 1 г п о л уч е н о к с и д , к о т о р ы й р а с т в о р и л и в
и з б ы т к е щ е л о ч и . О п р е д е л и т е м а с с у г и д р о к с и д а н а т р и я , в с т уп и в ш е г о в
р е а к ц и ю ? ( 1 2 0 г и л и 3 6 0 г в з а в и с и м о с т и о т п р о д ук т а р е а к ц и и . )
8 . П р и в з а и м о д е й с т в и и д в ух в а л е н т н о г о м е т а л л а м а с с о й 1 0 г с в о д о й
выделился водород массой 0,5 г. Определите, какой взят металл.
(Кальций.)
9 . П р и с ж и г а н и и с у л ь ф и д а д в ух в а л е н т н о г о м е т а л л а м а с с о й 2 4 , 2 5 г
израсходован кислород объемом 8,4 л. Определите, какой это металл.
(Цинк.)
1 0 . П р и р а з л о ж е н и и г а л о г е н и д а а м м о н и я м а с с о й 4 , 9 г п о л уч и л и
а м м и а к , о б ъ е м к о т о р о г о п р и н . у. р а в е н 1 , 1 2 л . О п р е д е л и т е , к а к о й э т о
галогенид. (Бромид аммония.)
1 1 . П р и в з а и м о д е й с т в и и д в ух в а л е н т н о г о м е т а л л а м а с с о й 1 3 , 7 г с
водой выделился газ объемом 2,24 л. Определите, какой это металл. К
п о л уч е н н о м у р а с т в о р у п р и л и л и и з б ы т о к с ул ь ф а т а н а т р и я . В ы ч и с л и т е
количество вещества и массу осадка. (Барий; 0,1 моль; 23,3г.)
46
1 2 К р а с т в о р у м а с с о й 1 8 0 г с м а с с о в о й д о л е й ук с у с н о й к и с л о т ы 2 0 %
прибавили карбонат калия. Вы числите количество вещества, объем (н.
у.) и массу вы делившегося газа. (0,3 моль; 6,72 л; 13,2 г.)
1 3 . Г и д р а т а ц и е й э т и л е н а п о л уч е н э т и л о в ы й с п и р т м а с с о й 4 0 0 к г с
массовой долей этанола 96,5%. Опре делите объем и массу этилена,
в с т уп и в ш е г о в р е а к ц и ю . ( 1 8 7 , 9 7 м 3 ; 2 3 4 , 9 6 к г . )
14.Определите, какая масса брома была в раство ре, если при его
взаимодействии с фенолом образовался трибромфенол массой 16,55 кг.
(24 кг.)
1 5 . О п р е д е л и т е м а с с у в о д ы , о б р а з ую щ е г о с я и з в о д о р о д а о б ъ е м о м
89,6 л. (176 г.)
1 6 . К а к а я м а с с а м е т а н а о б р а з уе т с я п р и н а г р е в а н и и с о щ е л о ч ь ю
ацетата натрия количеством вещества 3 моль? (48г)
Урок 9.
Тема :Расчеты по термохимическим уравнениям
Цель:
1 . Закрепить знания о законе сохранения и превращения энергии, раскрывать
энергетическую сторону химических реакций и рациональное использование
топлива в промышленности, показать реакционные способности веществ на основе
тепловых явлений
2. Развивать вычислительные навыки, формировать экономическое мышление
3. Воспитывать бережное отношение к труду
Оборудование: таблица «Физические величины и единицы их измерения»
Ход урока;
1.Организационная часть.
2.Мотивация.
47
Х и м и ч е с к и е ур а в н е н и я , в к о т о р ы х у к а з ы в а е т с я т е п л о в о й э ф ф е к т
р е а к ц и и ( Q ) , н а з ы в а ю т с я т е р м о х и м и ч е с к и м и ур а в н е н и я м и . Т е п л о в о й
э ф ф е к т р е а к ц и и з а в и с и т о т м а с с ы р е а г и р ую щ и х в е щ е с т в , и е г о п р и н я т о
о т н о с и т ь к о д н о м у м о л ю о б р а з ую щ е г о с я в е щ е с т в а и з п р о с т ы х в е щ е с т в
(молярная теплота образования) или к одному молю сгорания ве щества
(молярная теплота сгорания), поэтому коэффициенты в термохимических
у р а в н е н и я х м о г ут б ы т ь д р о б н ы м и .
Например:
2Н2 + 02 = 2Н20 (ж) + 571,6 кДж,
или Н2 + 1 /202 = Н20 (ж) + 285,8 кДж.
2С2 Н2 + 502 = 2 Н20 + 4С02 + 2000 кДж,
или С2 Н2 + 5/202 = Н20 + 2 С02 + 1000 кДж.
П о н я т и я «м о л я р н а я т е п л о т а о б р а з о в а н и я » и «м о л я р н а я т е п л о т а
с г о р а н и я » Q m д о с т уп н ы д л я п о н и м а н и я , т а к к а к э т а в е л и ч и н а о п р е деляется подобно молярной массе М и молярному объему v :
Qm = Q/ v
Тепловой эффект реакции - понятие более широкое, чем молярная
теплота образования. Тепловой эффект охватывает все химические
реакции, а молярная теплота образования - это тепловой эффект только
р е а к ц и и п о л уч е н и я с л о ж н о г о в е щ е с т в а и з п р о с т ы х в е щ е с т в .
Решение задач
Задача 1
При сгорании 1 г магния в кислоро де выделилось 25,5 кДж.
О п р е д е л и т ь м о л я р н ую т е п л о т у о б р а з о в а н и я о к с и д а м а г н и я и т е п л о в о й
эффект реакции.
m(Mg) = 1г
Q=25,5 кДж
1г
25,5 кДж
2Mg + 0 2 = 2MgO + Qр
48 г
х кДж
Qm(MgO) - ? Q - ?
О п р е д е л я е м т е п л о в о й э ф ф е к т р е а к ц и и ( Q ) . П о ус л о в и ю , е с л и о б р а з уе т с я
1 г M g , т о в ы д е л я е т с я т е п л о т ы 2 5 , 5 к Д ж , п о ур а в н е н и ю , е с л и о б р а з уе т с я
48 г Mg, то выделяется х кДж теплоты, отсюда:
48
48 г • 25,5 кДж
х =
= 1224 кДж.
1 г
Определяем Qm(MgO).
Если при образовании 2 моль MgO выделяется теплоты 1224 кДж, то
при образовании
1 моль MgO - (1224 кДж : 2) 612 кДж теплоты.
П р и р е ш е н и и п о д о б н ы х з а д а ч м о ж н о и с п о л ь з о в а т ь ф о р м ул у:
Qm = Q/v Qm(MgO) = 1224кДж:2моль = 612кДж/моль.
Ответ: Qm(MgO) 612 кДж/моль; Q реакции 1224 кДж.
Задача 2
С о с т а в и т ь т е р м о х и м и ч е с к о е ур а в н е н и е р е а к ц и и г о р е н и я к а л ь ц и я в
кислороде, если его теплота образования равна 635,1 кДж/моль.
С о с т а в и м ур а в н е н и е р е а к ц и и :
С а + 1 / 2 0 2 = С а О + 6 3 5 , 1 к Д ж . И з ур а в н е н и я в и д н о , ч т о д о л ж н о
о б р а з о в а т ь с я 2 м о л ь С а О , с л е д о в а т е л ь н о , ур а в н е н и е и м е е т в и д :
2Са+ 02 =2СаО + 1270,2 кДж.
Задача 3
П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
Н2 + С12 = 2НС1 + 184,36 кДж
рассчитайте, какой обьем водорода затрачен на образование хло роводорода, если при этом выделилось 921,8 кДж.
Q= 184,36 кДж
хл
921,8 кДж
Q = 921,8 кДж
Н2 + CI2 = 2НС1 + 184,36 кДж
22,4 л
V(H2)-?
Если 22,4 л Н2, то выделяется 184,36 кДж,
если х л Н2, то выделяется 921,8 кДж,
22,4 л • 921,8 кДж
V(H2) =
184,36 кДж
49
Ответ: V(H2) 112 л.
Т е п л о т ы о б р а з о в а н и я п р о с т ы х в е щ е с т в п р и с т а н д а р т н ы х ус л о в и я х
п р и н и м а ю т р а в н ы м и н ул ю . П р и в ы ч и с л е н и и т е п л о в о г о э ф ф е к т а
о б я з а т е л ь н о уч и т ы в а ю т с я к о э ф ф и ц и е н т ы п е р е д ф о р м ул а м и в ур а в н е н и я х
реакций.
Задача 4
Вычислить тепловой эффект химической реакции, протекаю щей между
карбидом кальция и водой .
З а п и ш е м т е р м о х и м и ч е с к о е ур а в н е н и е в о б щ е м в и д е :
СаС2 (т) + 2Н2О(ж) = Са(ОН)2 + C2Н2(г) + Q.
О п р е д е л и м т е п л о т ы о б р а з о в а н и я р е а г и р ую щ и х и о б р а з у ю щ и х с я в е щ е с т в
из табл. 4 и вычислим тепловой эффект реакции:
Q=986,2 кДж + (-223,7 кДж) - (62,7 кДж + 2 • 285,8 кДж) = 125,2 кДж.
Т е р м о х и м и ч е с к о е у р а в н е н и е б уд е т и м е т ь в и д
СаС2(т) + 2Н2О(ж) = Са(ОН)2 + C2Н2(г) + 125,2 кДж.
Таблица 4 Стандартные (или молярные) теплоты образования
некоторых соединений, кДж/моль
Вещество
ΔН298
Вещество
ΔH298
MgO(т)
-601,2
Al2O3(т)
- 1675,0
С02(г)
- 393,6
N2O3(г)
-83,4
Н2О(ж)
-285,8
Н2О(г)
Fe2О3(г)
-821,4
СаС2(т)
-62,7
Са(ОН)2(г)
-986,2
С2Н2(г)
-223,7
N2О4(т)
-9,6
N02(г)
- 241,8
-33,8
Задачи для самостоятельной работы .
1 . С к о л ь к о т е п л о т ы в ы д е л и т с я п р и о б р а з о в а н и и о к с и д а уг л е р о д а ( 1 У ) и з
4 г графита?
4 г
х кДж
50
С (графит) + 02 (г) = С02 (г) + 393,6 кДж,
12 г
4 г • 393,6 кДж
х =
= 131,2 кДж.
12 г
2.
Вычислить тепловой эффект реакции образования оксида
железа(Ш).
2Fe + 3/202 = Fe2О3 + 821,4 кДж,
4Fe + 3 02 = 2 Fe2О3 + (2 • 821,4) кДж.
3.
Теплота образования оксида алюминия 1675 кДж/моль.
С о с т а в и т ь ур а в н е н и е р е а к ц и и , п р и к о т о р о й в ы д е л и т с я э т о к о л и ч е с т в о
теплоты.
2А1 +3/202
= А12О3+ 1675 кДж.
4. При сгорании цинка массой 327 г выделилось 173,9 кдж. Тепла.
Какова теплота образования оксида цинка?
3,27
2Z N
2 • 65
173,9 К Д Ж
Г
+ 0 2 = 2Z N O +
Г
Q
Х КДЖ
5.При сгорании кальция массой 8 г выделилось количество теплоты 127
к Д ж . С о с т а в ь т е т е р м о х и м и ч е с к о е ур а в н е н и е р е а к ц и и .
6 . Н а р а з л о ж е н и е о к с и д а р т ут и ( I I ) м а с с о й 8 , 6 8 г з а т р а ч е н о к о л и ч е с т в о
т е п л о т ы 3 , 6 4 к Д ж . С о с т а в ь т е т е р м о х и м и ч е с к о е ур а в н е н и е р е а к ц и и .
7 . П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
2С2Н2 (г) + 502 (г) = 4С02 (г) + 2Н2О (г) + 2610 кДж
вычислите количество теплоты, выделяемой при сгора нии: а) 13 г ацетилена; б) 1,12 л ацетилена; в) 1 моль
ацетилена, (а) 652,5 кДж; б) 65,25 кДж; в) 1305 кДж.)
8 . П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
С2Н4(г) + 302 (г) = 2С02 (г) + 2 Н2О (г) + 1400 кДж
о п р е д е л и т е о б ъ е м э т и л е н а , к о т о р ы й н уж н о с ж е ч ь , ч т о б ы п о л уч и т ь
количество теплоты 70 кДж. (1,12л.)
9 . П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
51
2KN03 (к) = 2KN02 (к) + 02 (г) - 255 кДж
в ы ч и с л и т е к о л и ч е с т в о т е п л о т ы , к о т о р а я п о г л о т и т с я п р и п о л уч е н и и
к и с л о р о д а ( н . у. ) о б ъ е м о м 6 , 7 2 л . ( 7 6 , 5 к Д ж . )
1 0 . П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
2NaOH + Н2S04 = Na2S04 + 2 Н2О + 290 кДж
в ы ч и с л и т е м а с с у г и д р о к с и д а н а т р и я , в с т уп и в ш е г о в р е а к ц и ю , е с л и
известно, что при его нейтрализации выде лилось количество теплоты
725 кДж. (200 г.)
1 1 . П о т е р м о х и м и ч е с к о м у ур а в н е н и ю
2NH3 (г) = ЗН2 (г) + N2 (г) + 92 кДж
вычислите количество теплоты, которая необходима для разложения
аммиака количеством вещества 5 моль. Определите тепловой эффект
реакции образования аммиака количеством вещества 1 моль из простых
веществ. (230 кДж; 46 кДжГ)
13. При действии воды на оксид серы (VI) массой 40 г, содержащий
20% примесей, выделилось количество теплоты 272,8 кДж. Определите
т е п л о в о й э ф ф е к т и с о с т а в ь т е т е р м о х и м и ч е с к о е ур а в н е н и е р е а к ц и и . ( 6 8 2
кДж.)
Урок 10.
Тема: Вычисление продукта реакции, если одно из реагирующих веществ
взято в избытке
Цель:
1. Закрепить знания учащихся на вычисление массы (объема, количества
вещества) продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке
2. Уметь пользоваться приемами сравнения
3. Уметь работать самостоятельно и в коллективе –по командам
Оборудование: таблица «Физические величины и единицы их
измерения»
Ход урока:
1.Организационная
52
2.Мотивация.Повторение
Алгоритм решения:
1. Записать краткое условие задачи.
2. Записать уравнение реакции.
3. Подчеркнуть формулы веществ, с которыми будете вести расчеты.
4. Надписать над формулами веществ в уравнении реакции данные условия задачи.
5. Определить относительные молекулярные массы Мг, моляр ные массы М, массы
веществ m и подписать их под формулами веществ, с которыми будете вести
расчеты.
6. Определить массу вещества, которое расходуется в реакции полностью.
7. Подчеркнуть
второй чертой формулы веществ, с которыми будете вести
расчеты (исходное вещество, которое в реакции расходуется полностью, то есть дано
в относительном недостатке, и которое нужно определить)
8. Определить массу, количество вещества или объем искомого вещества.
9. Записать ответ задачи.
Решение задач такого типа состоит в том, что вначале опреде ляют, какое из
реагирующих веществ взято в относительном недостатке, иногда говорят, что
определяют лимитирующий реагент, а затем ведут дальнейшие расчеты с этим
веществом.
Задача 1
20 г оксида меди(П) обработали раствором азотной кислоты массой 32 г в расчете
на безводную кислоту. Определить массу образовавшейся соли.
m(CuO)
=
20г
m(HNО3) = 32 г
20 г
СuО
80 г
32 г
+
2HN0 3
126 г
m(Cu (N03)2)-?
Mr(CuO) = 80
Mr(HN03) = 63
MrCи(N03)2 = 188
53
хг
=
Cu
(N0 2 ) 2
188 г
+
Н20
М (СuО) = 80 г/моль; m 1 моль (СuО) = 80 г/моль • 1 моль = 80 г. M(HN0 3 ) = 63
г/моль; m 2 моль (HN0 3 ) = 63 г/моль • 2 моль = 126 г. M(Cu(N03)2) = 188 г/моль; m 1
моль (Cu (N0 3 ) 2 ) = 188 г/моль • 1 моль= 188 г.
Чтобы определить, какое из исходных веществ расходуется в реакции полностью,
принимаем любое из них за х или у и ведем расчет по уравнению реакции.
Определяем массу азотной кислоты, необходимую для обра ботки 20 г оксида
меди(П):
если 80 г СuО, то потребуется 126 г HN0 3 ,
если 20 г СuО, то потребуется у г HN0 3 , у = 31,5 г.
Или с использованием пропорции:
20 г
—
уг
у = 31,5 г.
=
80 г
126 г
Учитывая, что 31,5 г < 32 г, делаем вывод, что в реакции полностью расходуется
СuО, и расчет ведем дальше с СuО и Cu (N03)2.
Находим массу образовавшейся соли:
если 80 г СuО, то образуется 188 г Cu (NO 3 ) 2 ,
если 20 г СuО, то образуется х г Cu (N0 3 ) 2 ,
20 г-188 г
х=
= 47 г.
80 г
Ответ: m (Cu(N0 3 ) 2 ) 47 г.
Решим эту задачу еще с использованием понятия «моль». Возможные способы
решения подобных задач
у моль
0,25 моль
0,508 моль
СиО
2HN0 3 =
+
хг
Cu(N0 3 ) 2 + Н 2 0
1 моль
2 моль
1 моль
80г/моль
63 г/моль
188 г/моль
80 г
63 г
188 г
Определим количество вещества исходных веществ по формуле v = m/М,
20 г
54
= 0,25 моль,
v(CuO) =
80 г/моль
32 г
= 0,508 моль.
v(HN0 3 ) =
63 г/моль
Сравнив количество вещества оксида меди(Н) и азотной кислоты по уравнению
реакции и по условию, убеждаемся, что азотная кислота дана в относительном
избытке, поэтому дальнейшие расчеты ведем с СuО и Cu(N0 3 ) 2 :
если 1 моль СиО, то образуется 1 моль и л и 188 г Cu(N0 3 ) 2
если 0,25 моль СиО, то образуется
х г Cu(NO ) ,
0,25 моль • 188 г
х=
= 47 г.
1 моль
Ответ: m (Си(N0 3 ) 2 ) 47 г.
Вещество, взятое в избытке, не реагирует с продуктом реакции
Пример 1. Определите, какая масса нитрата магния образуется при взаимодействии
оксида магния массой 80 г с раствором,
содержащим 126 г азотной кислоты.
m(MgO) = 80 г;
m(HN0 3 ) = 126 г.
m(Mg(N0 3 ) 2 ).
Решение. Определяем, какое из веществ –оксид магния или азотная
находится в избытке
а)Вычисляем количество вещества MgO и HN0 3 :
55
кислота –
m(Mg O)
n(MgO) =
80
=2 (моль)
=
M(Mg O)
40
m(HN0 3 )
n(HN0 3 )=
126
=
M(HN0 3 )
= 2 (моль)
63
Составляем уравнение реакции:
2 МОЛЬ
2 МОЛЬ
х МОЛЬ
MgO + 2HN0 3 = Mg(N0 3 ) 2 + Н 2 0
1 МОЛЬ
2 МОЛЬ
1 МОЛЬ
Способ 1.
б)
Из уравнения реакции следует, что
n(MgO) : n(HN0 3 ) = 1 : 2 ,
тогда как по условию задачи n(MgO) : n(HN0 3 ) = 2 : 2 = 1 : 1 , следовательно, MgO
взят в избытке, поэтому расчет массы Mg(N0 3 ) 2 проводим по массе азотной кислоты.
Способ 2.
n(MgO)(no ycлов.) =
2
n(MgO)(no уравн.)
n(HN0 3 )(no ycлов.)
1
2
=
n(HN0 3 )(no уравн.)
2
2 >1 =>оксид магния взят в избытке
2. Рассчитываем массу нитрата магния (по числу моль): по уравнению реакции 2
моль HN0 3 с оксидом магния образуют 1 моль Mg(N0 3 ) 2 , т. е.
n(HN0 3 ): n(Mg(N0 3 ) 2 ) = 2 : 1 => n(Mg(N0 3 ) 2 ) = 1 моль, отсюда по формуле
56
m = n • М:
m(Mg(N0 3 ) 2 ) = n(Mg(N0 3 ) 2 ) • M(Mg(N0 3 ) 2 ) = = 1 • 148 = 148 (г).
Ответ: m(Mg(N0 3 ) 2 ) = 148 г.
Решение задач.
1.Смешали алюминий массой 9 г с серой мас сой 9 г. Смесь
н а г р е л и . В ы ч и с л и т е м а с с у п о л уч е н н о г о с у л ь ф и д а а л ю м и н и я . ( 1 4 г . )
2 . С м е ш а л и о к с и д к а л ь ц и я м а с с о й 5 , 6 г с уг л е р о д о м м а с с о й 5 , 4 г .
Смесь нагрели. Определите состав смеси после проведения реакции. (6,4
г С а С 2 ; 1 , 8 г уг л е р о д а . )
3.Вычислите
раствора,
на
массу
осадка,
содержащего
раствор,
гидроксид
содержащий
с ул ь ф а т
п о л уч е н н о г о
натрия
меди
действием
массой
(II)
20
массой
г,
32
г.
(19,61 г.)
4.Вычислите объем водорода, выделившегося при взаимодействии
ц и н к а м а с с о й 1 3 г с р а с т в о р о м , с о д е р ж а щ и м с е р н ую к и с л о т у м а с с о й 3 0 г
( н . у. ) . ( 4 , 4 8 л . )
5 . К р а с т в о р у, с о д е р ж а щ е м у г и д р о к с и д н а т р и я м а с с о й 1 0 0 г , п р и л и л и
р а с т в о р , с о д е р ж а щ и й а з о т н ую к и с л о т у м а с с о й 1 0 0 г . К а к о в а р е а к ц и я
п о л уч е н н о г о р а с т в о р а : к и с л а я , щ е л о ч н а я , н е й т р а л ь н а я ? О т в е т о б о с н уй т е
расчетом. (Щелочная.)
6.Смешали хлороводород массой 7,3 г с аммиа ком массой 4,0 г.
Определите массу образовавшейся соли и оставшегося после реакции
газа. (10,7 г NН4 C1; 0,6 г NH3.)
7.В раствор, содержащий нитрат серебра мас сой 34,0 г, прилили
р а с т в о р х л о р и д а н а т р и я , с о д е р ж а щ е г о т а к ую ж е м а с с у N a C l . О п р е д е л и т е
массу образовавшегося осадка и укажите, какая соль не полностью
в с т уп и т в р е а к ц и ю . ( 2 8 , 7 г . )
8 . К а к о е к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а г и д р о с ул ь ф а т а н а т р и я о б р а з уе т с я п р и
смешении раствора массой 200 г с массовой долей серной кислоты 12% и
раствора массой 100 г с массовой долей гидроксида натрия 8%? (0,2
моль.)
9.К раствору объемом 153,5 мл с массовой долей гидроксида калия
16%
и
плотностью
1,14
г/мл
прилили
57
раствор
объемом
86,8
мл
с
массовой долей серной кислоты 20% и плотностью 1,14 г/мл. Определите
массу образовавшейся соли . (34,8 г K 2S04.)
10.К
р а с т в о р у,
содержащему
гидроксид
кальция
массой
1,48
г,
прилили раствор массой 150 г с массо вой долей карбоната натрия 5%.
Определите массу образовавшегося гидроксида натрия. (1,6 г.)
1 1 . В ы ч и с л и т е к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а и м а с с у с о л и , о б р а з ую щ е й с я п р и
действии на гидроксид железа (III)
Урок 11.
Тема: Определение массовой, объемной или мольной доли выхода продукта
реакции (%) от теоретически возможного
Цель:
1. Формирование знаний на определение массовой, объемной доли выхода
продукта реакции (%) от теоретически возможного
2. Формирование умения различать практический и теоретический выходы,
умения использовать потери в производстве
3. Воспитание бережного отношения к чужому труду
1.Организационная часть.
2.Мотивация. Повторение
Теоретический выход -это количество (масса, объем, количество вещества)
продукта реакции без производственных потерь, то есть то, что получаем по
стехиометрическим расчетам из уравнения реакции. Практи ческий выход всегда
меньше 100%, при нем производственные потери неминуемы. При решении задач
этого типа используются математические правила «нахождения части от числа» или
«целого по части». .
Например, если нужно найти массовую долю практического выхода в процентах,
то можно записать т(практ. вых.)/т(теор. вых.) • 100%, это отношение объясняется
так: «находим, какую долю составляет масса практического выхода от массы
теоретического выхода, и выражаем ее в процентах».
Перечислим алгоритмы решения:
1.Записать краткое условие задачи.
58
2 . З а п и с а т ь ур а в н е н и е р е а к ц и и .
3 . П о д ч е р к н ут ь ф о р м у л ы в е щ е с т в , с к о т о р ы м и б уд е т е в е с т и р а с ч е т ы .
4 . Н а д п и с а т ь н а д ф о р м ул а м и в е щ е с т в в ур а в н е н и и р е а к ц и и д а н н ы е
условия задачи.
5 . О п р е д е л и т ь M r , М , m , V m , V в е щ е с т в и п о д п и с а т ь и х п о д ф о р м ул а м и
в е щ е с т в , с к о т о р ы м и б уд е т е в е с т и р а с ч е т ы .
6 . О п р е д е л и т ь т е о р е т и ч е с к и й в ы х о д и с к о м о г о в е щ е с т в а п о ур а в н е н и ю
реакции.
7 . В ы ч и с л и т ь м а с с о в у ю д о л ю ( % ) п р а к т и ч е с к о г о в ы х о д а п р о д ук т а о т
теоретически возможного.
8.Записать ответ задачи.
Необходимо решать и обратные задачи такого типа: на вычис ление
массы исходного вещества, необходимого для реакции, если известен
п р а к т и ч е с к и й в ы х о д п р о д ук т а р е а к ц и и и ук а з а н а м а с с о в а я д о л я е г о ( % )
от теоретически возможного выхода.
Задача 1
В производстве азотной кислоты с массовой долей 98% расхо дуется 0,29 т
аммиака на каждую тонну кислоты. Какова массовая доля (%) выхода азотной
кислоты от теоретически возможного?
Составляем уравнения реакций, лежащих в основе
производства азотной кислоты из аммиака:
w(HN0 3 ) = 98%
m(HN0 3 )(практ.вых)
4NH 3 + 50 2 = 4NO + 6 H 2 0
вых.)
2NO + 0 2 =2N0 2 ,
m(ŃН 3 )=0,29
4N0 2 +2H 2 0 + 0 2 = 4HN0 3
m( NH 3 )= 0,29 т
ƞ%( HN0 3 )-?
Т а к к а к 4 м о л ь а м м и а к а о б р а з уе т 4 м о л ь а з о т н о й
M
к иr (HN0
с л о т 3ы) ,=т63
о м о ж е м з а п и с а т ь с т е х и о м е т р и ч е с к ую с х е м у п о л уч е н и я
а з о т н=о1йт к и с л о т ы и з а м м и а к а в с л е д у ю щ е м в и д е :
0,29 т
M^(NH
N H 33 ) = 17
17 т
хт
HN03
63 т.
m(NH
Р а3 )с =
с ч0,29
и т ытв______
аем теоретический выход безводной азотной кислоты:
59
1 7 т N H 3 о б р а з уе т 6 3 т H N 0 3 б е з в о д н о й ,
0,29 т NH3 образ ует х т HN03 безводной,
0,29 т • 63 т
х =
= 1,07 т.
17т
Находим теоретический выход азотной кислоты с массо вой долей 98%
100 т раствора с со HN03 98% содержит 98т HN03 безводной,
х т раствора с со HN0
3
98% содержит 1,07т HN0 безводной,
100 т • 1,07 т
х =
= 1,09 т.
98 т
О п р е д е л я е м м а с с о в ую д о л ю в ы х о д а H N 0 3 о т т е о р е т и ч е с к и
возможного:
m(практ. вых.)
ƞ% =
• 100%,
m ( теор. вых.)
1 т
• 100% =91,7%.
1,09 т
Ответ: ƞ выхода HN03 от теоретически возможного 91,7%.
Задача 2
Д л я п о л уч е н и я о с а д к а с ул ь ф а т а б а р и я б ы л а в з я т а с е р н а я к и с л о т а м а с с о й
490 г. Массовая доля выхода соли от теоретически возможного
с о с т а в и л а 6 0 % . К а к о в а м а с с а п о л уч е н н о г о с ул ь ф а т а б а р и я ?
m(H2SO4) = 490г
ƞ (ВаС12) = 60%
490 г
хг
BaCl2 + H2SO4= 2HCl + BaS04.
98 г
233 г
m(BaS04)(пр.вых)?
Мr(H2SO4)=98
Мr(BaS04)=233
60
Р а с с ч и т ы в а е м п о у р а в н е н и ю р е а к ц и и т е о р е т и ч е с к и й в ы х о д с ул ь ф а т а
бария.
Е с л и 9 8 г H 2 S O 4 , т о о б р а з уе т с я 2 3 3 г B a S 0 4 ,
е с л и 4 9 0 г H 2 S O 4 , т о о б р а з уе т с я х г B a S 0 4 ,
490 г • 233 г
х =
= 1165 г.
98 г
О п р е д е л я е м п р а к т и ч е с к и й в ы х о д с ул ь ф а т а б а р и я :
1165 г
•60% =699 г.
100%
Ответ: m(BaS04) = 699 г.
Закрепление. Решение задач.
1.При взаимодействии натрия количеством веще ства 0,5 моль с
в о д о й п о л уч и л и в о д о р о д о б ъ е м о м 4 , 2 л . В ы ч и с л и т е п р а к т и ч е с к и й в ы х о д
газа (%). (75%.)4.
2 М е т а л л и ч е с к и й х р о м п о л уч а ю т в о с с т а н о в л е н и е м е г о о к с и д а
Сч203 металлическим алюминием. Вы числите массу хрома, который
можно
п о л уч и т ь
восстановлением
его
оксида
массой
228
кг,
если
практический выход хрома составляет 95%. (148,2 кг.)
3.При сплавлении гидроксида
натрия массой 60 г и оксида кремния
(IV) образов алось 13 г водяных па ров. Определите практический выход
воды. (96,3%.)
4.Определите,
какая
масса
меди
в с т уп и т
в
реак цию
с
концентрированной серной кислотой для пол у чения оксида серы (IV)
объемом 3,0 л (н. у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%. (9,51
г.)
5..Вычислите объем аммиака, который можно по лучить, нагревая
хлорид аммония массой 20 г с избыт ком гидроксида кальция, если выход
аммиака составляет 98%. (8,2 л.)
6 . П р и п р о п ус к а н и и а м м и а к а о б ъ е м о м 6 7 2 л
( н . у. ) ч е р е з р а с т в о р м а с с о й 9 0 0 г с м а с с о в о й д о л е й
61
а з о т н о й к и с л о т ы 4 0 % п о л уч е н н и т р а т а м м о н и я м а с с о й
440,68 г. Определите выход соли. (96%.)
7 . И з ф о с ф о р а м а с с о й 1 5 , 5 к г п о л уч и л и ф о с ф о р н ую к и с л о т у м а с с о й
4 1 , 6 к г . В ы ч и с л и т е в ы х о д п р о д ук т а . ( 8 5 % . )
Урок 12.
ТЕМА: решение задач
Цель:
1. Закрепление материала по решению задач на определение массовой
доли выхода продукта реакции (%) от теоретически возможного
2 . С о в е р ш е н с т в о в а н и е ум е н и я р е ш а т ь з а д а ч и д а н н о г о т и п а
3. Воспитывать самостоятельность
1.Организационный момент
2.Мотивация. Повторение ал горитма решения задач
3.Решение задач
1.Какое количество серной кислоты можно полу чить из серы массой
192 г, если выход на последней стадии 95%? (5,7 моль.)
2 . П р и п р о п ус к а н и и с е р о в о д о р о д а о б ъ е м о м 2 , 8 л ( н . у. ) ч е р е з и з б ы т о к
раствора
с ул ь ф а т а
меди
(II)
об разовался
осадок
массой
11,4
г.
О п р е д е л и т е в ы х о д п р о д ук т а р е а к ц и и . ( 9 5 % . )
3.Через раствор массой 50 г с массовой долей иодида натрия 15%
п р о п ус т и л и и з б ы т о к х л о р а . В ы д е л и л с я и о д м а с с о й 5 , 6 г . О п р е д е л и т е
в ы х о д п р о д ук т а р е а к ц и и . ( 8 8 , 2 % . )
4 . К р а с т в о р у, с о д е р ж а щ е м у х л о р и д к а л ь ц и я м а с с о й 4 , 5 г , п р и л и л и
раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу
п о л уч е н н о г о о с а д к а , е с л и в ы х о д п р о д ук т а р е а к ц и и с о с т а в л я е т 8 8 % . ( 3 , 4 1
г.)
5.Вычислите, какой объем раствора с массовойдолей гидроксида
калия 26% (р = 1,24 г/мл) необходим для реакции с алюминием, чтобы
п о л уч и т ь в о д о р о д о б ъ е м о м 1 0 , 6 4 л , е с л и в ы х о д в о д о р о д а с о с т а в л я е т
95%.
(41,35 мл.)
62
6 . О п р е д е л и т е к о л и ч е с т в о в е щ е с т в а и о б ъ е м ( н . у. ) х л о р а , к о т о р ы й
п о т р е б уе т с я д л я п о л уч е н и я х л о рида железа (III) массой 150 г при выходе соли 92,3% (1,5 моль; 33,6 л.)
7 . П р и п р о п ус к а н и и с м е с и , с о с т о я щ е й и з о к с и д а с е р ы ( I V ) о б ъ е м о м 5
л и кислорода объемом 15 л, через контактный аппарат объем изменился
н а 2 л . О п р е д е л и т е в ы х о д п р о д ук т а р е а к ц и и . ( 8 0 % . )
8 . П р и т е р м и ч е с к о м р а з л о ж е н и и м е т а н а к о л и ч е с т в о м 1 4 м о л ь п о л уч е н
а ц е т и л е н , о б ъ е м к о т о р о г о п р и н . у. с о с т а в и л 1 2 0 , 9 6 л . В ы ч и с л и т е в ы х о д
п р о д ук т а . ( 7 7 % . )
9.Вычислите
массу
ацетата
натрия,
з а т р а ч е н н ую
на
п о л уч е н и е
метана массой 80 г при выходе продукта 70%. (586 г.)
1 0 . О п р е д е л и т е м а с с у ук с у с н о й к и с л о т ы , к о т о р а я р а с х о д уе т с я д л я
с и н т е з а э т и л а ц е т а т а , е с л и п о л уч е н н а я м а с с а э ф и р а 7 0 , 4 г с о с т а в л я е т 8 0 %
от теоретического. (60 г.)
11.Рассчитайте
п о л уч и т ь
при
массу
тетрахлорида
хлорировании
метана
уг л е р о д а ,
объе мом
кото рый
11,2л
можно
м о л е к ул я р н ы м
х л о р о м , о б ъ е м к о т о р о г о р а в е н 5 6 л ( н . у. ) . В ы х о д п р о д ук т а с о с т а в л я е т
70%. (53,9 г.)
12.При
метиловый
каталитическом
спирт,
при
гидрировании
взаимодействии
формальде гида
которого
с
п о л уч и л и
металлическим
н а т р и е м о б р а з о в а л с я в о д о р о д о б ъ е м о м 8 , 9 6 л ( н . у. ) . В ы х о д п р о д ук т а н а
каждой
стадии
синтеза
составил
80%.
Определите
и с х о д н ую
массу
формальдегида. (37,5 г.)
1 3 . П р и к о н в е р с и и р а в н ы х о б ъ е м о в о к с и д а уг л е р о д а ( I V ) и м е т а н а
о б ъ е м с м е с и ув е л и ч и л с я в 1 , 8 р а з а . О п р е д е л и т е с т е п е н ь к о н в е р с и и .
(90%.)
Урок 13.
Тема: вычисление продукта реакции, полученного из
вещества, содержащего массовую долю (%) примесей
Цель:
63
1. Закрепление знаний на вычисление массы или объема продукта реакции по известной
массе или объему исходного вещества , содержащего определенную массовую долю
примесей
2. Формирование навыков по решению задач на нахождение продукта реакции, полученного
из вещества , содержащего массовую долю (%) примесей
3. Использование полученных знаний в промышленности и в практике сельского хозяйства
1.Организационный момент.
2.Мотивация. Алгоритм решение задач.
1. Записать краткое условие задачи.
2. Записать уравнение реакции.
3. Подчеркнуть формулы веществ, которыми будете вести расчеты.
4. Надписать над формулами веществ в уравнении реакции данные условия задачи.
5. Определить M r , М, m, V m , V веществ и подписать их под формулами веществ, с
которыми будете вести расчеты.
6. Определить массу чистого вещества исходя из содержания в нем массовой доли
(%) примесей.
7. Определить объем (или массу) искомого вещества.
8. Записать ответ задачи.
Задача 1
Какой объем оксида углерода(1У) (н.у.) получается при разло жении известняка
массой 500 кг, содержащего 2% примесей?
Для решения задачи записываем уравнение реакции. При выполнении алгоритма
(надписать над формулами веществ в уравнении реакции данные условия задачи)
следует помнить, что, нельзя надписывать в уравнении реакции над карбонатом
кальция 500 кг, так как 500 кг - это масса известняка с примесями, а не чистого
карбоната кальция. Поэтому, прежде чем вести расчеты по определению объема
оксида углерода(IV) по уравнению реакции, следует определить массу
разложившегося карбоната кальция:
т (известняк)=500кг
490 кг
,
х м3
64
ω (примесей)=2%
СаСО х = СаО + С0 2
100 кг
22,4 м 3
V(C0 2 ) - ?
Еще раз напомним рассуждения при определении массы и объема соответствующего
количества вещества, участвующих в реакции веществ
М г (СаС0 3 ) = 100, М(СаС0 3 ) = 100 кг/моль,
m 1 моль (CaCO 3 ) = 100 кг.
V m (С0 2 )= 22,4 м 3 /моль
V 1 моль (С0 2 ) = 22,4 м 3 /моль • 1 моль = 22,4 м 3 .
Определяем массу СаС0 3 в образце известняка, если его со 98%:
ω (СаС0 3 ) = 100% - 2% = 98%; 500 кг
500кг
• 98% = 490 кг.
m(СаС0 3 ) =
100%
Определяем объем образовавшегося оксида углерода (IV):
100 кг СаС0 3 образует 22,4 м 3 С0 2 ,
490 кг СаС0 3 образует х м 3 С0 2 , х = 109,76 м 3 .
Или можно: m (СаС0 3 ) = 490 кг, v(CaC0 3 ) = m /М = 4,9 моль.
v(C0 2 ) = v(CaC0 3 ) = 4,9 моль.
V(C0 2 ) = v • V m = 4,9 моль • 22,4 м 3 /моль = 109,76 м 3 ,
m
или: v=
Vm• m
V
=
М
,V=
Vm
М
22,4 м 3 /моль • 490 кг,
= 109,76 м 3 .
V(C0 2 ) =
100 кг/моль
Ответ: V(C0 2 )= 109,76 м 3 .
Задачи для самостоятельной работы
65
1. Определить массу образовавшейся соли при обработке HCI
500 кг известняка, содержащего 2% примесей.
490 кг
х кг
СаСО 3 + 2НС1 = CaCI 2 + СО 2 + Н 2 0.
100 кг
111 кг
1) m СаС0 3
2) 100 кг СаСО э образует 111 кг СаС1 2 ,
490 кг СаС0 3 образует х кг СаС1,
500 кг
490 кг • 111 кг
• 98%-490 кг.
х=
=543,9 кг.
100 кг
100%
2. Необходимо получить 34 г аммиака. Определить объемы азота и водорода (н.у.),
необходимые для этого, если выход аммиака составляет 50% от теоретического
выхода.
Теоретический выход аммиака равен:
34 г
68 г
• 100% = 68 г, или
= 4 моль.
17 г/моль
50%
Записываем уравнение реакции:
хл
хл
4 моль
2N 2 + ЗН 2 = 2NH 3 .
2V
3V
2V
Согласно уравнению реакции:
ύ(N 2 ) = 4 моль, или V 89,6 л.
ύ(H 2 ) = 3 моль, или V 67,2 л.
3.РАСТВОРЫ
Урок 14 .Способы выражения состава растворов
Цель:
1.Дальнейшие формирование понятий: растворы, массовая доля растворенного вещества
, моляльность раствора ,массовая концентрация, коэффициент растворимости
66
2.Уметь пользоваться выражениями « массовая концентрация», «молярная концентрация
эквивалента», «моляльность» , «коэффициент растворимосити»
3. Практическое применение растворов
Ход урока
1.Беседа о способах выражения состава растворов
В химии используют способы определения отношения массы, объема, количества
вещества, компонента к остальной части системы (массы, объема, количества
вещества) и получают массовое, объемное, мольное отношения ,при этом применяют
правило «нахождения части от числа». Например, массовое отношение компонента в
веществе - это отношение массы компонента, содержащегося в веществе, к массе остальной
части вещества. При этом можно определить: массовое отношение летучих веществ к
сухой части топлива, массовое отношение соли к воде и т.д. Применительно к
растворам рассчитывают массовую, объемную, мольную доли растворенного
вещества от массы, объема, количества вещества раствора.
При определении доли растворенного вещества применяется математическое
правило «нахождения части от числа». Определяют, какую часть одна величина
составляет от другой, в результате получаются относительные величины
(обозначения одинаковых единиц, встречающихся в числителе и знаменателе отно шений, подлежат сокращению), поэтому их единицами являются доли единиц или
проценты.
Массовая доля растворенного вещества (ω) - это отношение массы растворенного вещества
к общей массе раствора. Например, массовая доля хлорида натрия в растворе - 10%,
или 0,1.
Мольная доля компонента (х) - это отношение количества вещества компонента,
содержащегося в растворе, к общему количеству раствора.
Объемная доля компонента (ф) - это отношение объема компонента, содержащегося в
веществе, к общему объему раствора.
При выражении же концентрации растворов необходимо отве тить на вопросы:
концентрация чего ? (компонента), концентрация в чем? (в растворе, в растворителе).
Не следует говорить, например, о концентрации раствора кислоты, а нужно говорить
о концентрации кислоты (концентрация серной кислоты, но не концентрация
раствора серной кислоты).
67
В соответствии с действующим государственным стандартом России используются
следующие способы выражения концентрации раствора. Массовая концентрация
растворенного вещества С ( т ) - это отношение массы растворенного вещества,
содержащегося в растворе, к общему объему раствора. Единицей СИ массовой
концентрации является кг/м 3 , возможен г/л. С т (х) = т(х)/v.
Моляльность раствора Ь ( х ) есть отношение количества вещества v ( x ) растворенного
компонента ( х ) к массе ( т ) растворителя:
b(x) = v(x) / т.
Единицей СИ моляльности является моль/кг, возможно моль/г. Например, в водном растворе
серной кислоты b(H2S04/H20) будет 0,1 моль/кг, не следует применять запись: «0,1 моляльная
серная кислота». Если, например, нафталин растворен в бензоле, то тогда записываем
Ь(нафталин/бензол) =0,02 моль/кг и т.д.
Молярная концентрация (или концентрация количества вещества С ( х ) - это отношение
количества вещества v ( x ) , содержащегося в растворе, к объему раствора V , то есть
v(x)
С (х) =
v(x)
, или С (х)
V
m
=
М(х) • V
V
Единицей СИ молярной концентрации является моль/м3, обычно в химии применяют
моль/л.
В некоторых реакциях принимает участие не целая частица, а часть ее, называемая
эквивалентом.
Эквивалент - это условная частица, которая равноценна по действию одному иону
водорода в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных
реакциях.
Молярная концентрация эквивалента С ( э ) , или нормальная концентрация, есть отношение
количества вещества эквивалента у(э) к объему раствора V , то есть
v (э)
С(э) =
v (э)
, или С(э) =
V
m
=
V
М(э) • V
Единицей СИ молярной концентрации эквивалента является моль /м , обычно в химии
применяют моль/л.
68
В химической практике используют термин «растворимый», не имеющий количественного
смысла, и «растворимость». Растворимость вещества может изменяться в широких пределах
в зависимости от условий.
В результате растворения веществ в определенном объеме растворителя достигается
концентрация, соответствующая растворимости этого вещества. Даже наиболее растворимое
вещество имеет верхний предел растворимости, а наименее растворимое вещество все же
обладает некоторой растворимостью.
Для характеристики предела растворимости вещества используется растворимость, или
коэффициент растворимости, что означает отношение массы вещества, образующего
насыщенный раствор при данной температуре, к объему растворителя
m(х)
Ср (х) = -----V (р-ля)
Единицей измерения коэффициента растворимости является г/л. Например, коэффициент
растворимости хлорида аммония при 15°С 350 г/л, это означает, что при 15°С максимально
может раствориться 350 г хлорида аммония в 1 л воды.
Таким образом, для обозначения соотношения растворенного
вещества и раствора используются размерные и безразмерные величины.
Размерные величины:
массовая концентрация (кг/м3, г/л);
молярная концентрация (моль/м , моль/л);
молярная концентрация эквивалента (моль/м , моль/л);
моляльность (моль/кг, моль/г);
коэффициент растворимости (г/л).
Безразмерные величины:
массовая доля,
объемная доля,
мольная доля.
Урок 15.
69
Тема :Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе
и массы растворенного вещества по извес тной массовой доле его в
растворе.
Цель:
1. Формирование знаний на вычисление массовой доли растворенного
вещества в растворе и массы растворенного вещества по известной массовой
доле его в растворе
2. Совршенствование решения данного типа задач разными способами
3. Учить оформлять задачи
Ход урока:
1.Организацонный.
2.Мотивация.
Решение задач разными способами
Задача 1.
Определить массу хлорида натрия и объем воды, необходимые для приготовления 500 г
раствора с массовой долей 8%.
Рассчитываем массу хлорида натрия.
Из определения массовой доли растворенного вещества следует:
в 100 г раствора с ω NaCl 8% растворяется 8 г NaCl,
в 500 г раствора с ω NaCl 8% растворяется х г NaCl,
500 г • 8 г
х=
= 40 г.
100 г
Определяем массу воды: 500 г - 40 г = 460 г. Определяем объем воды:
V=m/р
460 г
= 460 мл.
V(H,0) =
1 г/мл
Ответ: m (NaCl) 40 г; V(H20) 460 мл.
70
Задача 2
О п р е д е л и т ь м а с с о в ую д о л ю х л о р о в о д о р о д а в р а с т в о р е , п о л у ч е н н о м
при сливании растворов массой 20 г с массовой
m1(р-ра) = 20г
долей 37% и массой 100 г с массовой долей 2%.
ω 1,(р. в.) =37%
Решение
подобных
задач
проводят
методом
m2(р-ра) = 100г
последовательных
действий,
ω 3 г%ω( р . (вр..) в-. )? = 2 %
2
использовать и правило смешения:
можно
m1 ω 1 + m2 ω 2= (m1 + m2) • ω ,
где m1, т2 - масса первого и второго раство ров;
ω 1 , ω 2 -массовая доля первого и второго растворов; ω 3 массовая доля
конечного раствора после смешивания.
20 г • 0,37+ 100 г• 0,02
ω (НС1) =
9,4 г
=
20 г+100 г
= 0,0782.
120 г
Ответ: массовая доля хлороводорода в полученном растворе
0,0782, или 7,82%.
Используя правило смешения, получим формулу:
m1 ω 1 + m2 ω 2= (m1 + m2) • ω 3 ,
ее можно преобразовать:
m 1 ω 1 + m2 ω 2 = m 1 ω 3 + m2 ω 3 ,
m 1 ω 1 - m 1 ω 3 = m2 ω 3 - m2 ω 2
,
m 1 ( ω 1 - ω 3 ) = m 2 (ω 3 - ω 2 ),
ω3 - ω 2
m1
отсюда
ω2 =
=
m2
ω1 -ω3
Значит, отношение массы первого раствора к массе второго равно отношению
разности между массовыми долями конечного и второго растворов и первого и
конечного растворов. Подставляем данные условия задачи в полученную формулу:
71
37-со 3 ' отсюда найдем 740 - 20 со 3 = 100 со 3 - 200, 120 со 3 =
100
940, со 3 = 7,8.
Ответ: в полученном растворе со(НС1) 7,8%.
Отношение
т, со 3 -со 2
т 2 со, -со 3
можно применять и при расчетах, когда известны объемы и плот ности растворов, и в
случаях, когда рассматривается любая двух -компонентная система. Тогда
рассуждения строятся следующим образом: массы составных частей
двухкомпонентной смеси обратно пропорциональны разностям долей смеси и
отдельных компонентов.
Задача 5
В каких массовых отношениях нужно взять раствор с массо вой долей 40% и воду
для приготовления раствора с массовой долей гидроксида натрия 10%.
co,(NaOH) = 40%
Знакомство с ускоренными, упрощенными приемами
co 2 (NaOH)= 10%
расчета имеет практическое значение. На данном
m.(p-pa): m(H 2 0)-?
примере покажем использование диагональной схемы
при решении задач подобного типа. Для приготовления
раствора с заданной массовой долей растворенного
вещества из двух исходных их массовые количества должны быть взяты обратно
пропорционально числам, показывающим избыток массовой доли первого и
недостаток массовой доли второго вещества, сравнительно с требуемой массовой
долей полученного раствора:
I
40 х/ -> 10 м.д. (10-0=10)
10
II
0
1 Х
-> 30 м.д. (40-10 = 30)
I : 11= 10 : 30 = 1 : 3.
Ответ: т,(р-ра) : т(Н 2 0) = 1 : 3 .
Обратная задача
Определить массы 37% и 2% растворов НС1, при смешивании которых образуется
120 г раствора со 7,8%.
72
Обозначим m раствора с со 0,02 за х, тогда масса второго раствора 120 - х. Учитывая,
что сумма масс НС1 в растворах, которые смешиваются, равна массе НС1 в
образовавшемся растворе, составляем уравнение:
0,02х + (120 - х) • 0,37 = 120х = 0,078,
х = m (2%) = 100 г; т(37%) = 20 г.
Ответ: т(2%) 100 г; т(37%) 20 г.
Закрепление. Решение задач.
1.Оксид бария массой 382,5 г растворили в воде массой 400 г.
Вычислите массовую долю ги дроксида бария в образовавшемся растворе.
(54,63%.)
2.Для полного растворения оксида меди (II) коли чеством вещества
0,05 моль использован раствор серной кислоты массой 300 г. Определите
м а с с о в ую д о л ю с у л ь ф а т а м е д и ( I I ) в п о л уч е н н о м р а с т в о р е . ( 2 , 6 3 % . )
3 . О п р е д е л и т е , в к а к о м о б ъ е м е в о д ы н уж н о р а с т в о р и т ь 6 , 0 2 • 1 0 2 4
м о л е к ул о к с и д а с е р ы ( V I ) , ч т о б ы п о л у ч и т ь р а с т в о р с м а с с о в о й д о л е й
серной кислоты 10%. (9 л.)
4.Определите объем аммиака, который необходимо растворить в
воде
объемом
249
мл
для
получения
раство ра
с
массовой
долей
гидроксида аммония 35%. (67,2 л.)
5.В воде объемом 500 мл растворили металличе ский барий массой
8 2 , 2 г . О п р е д е л и т е м а с с о в ую д о л ю г и д р о к с и д а б а р и я в р а с т в о р е . ( 6 6 % . )
6.Алюминий массой 5,4 г растворили в растворе со ляной кислоты
объемом
332
мл
(ρ
=
1,1
г/мл).
Определите
м а с с о в ую
долю
образовавшейся соли в растворе. (7,22%.)
7.Для полного осаждения ионов железа (III) в виде Fe(OH)3 из
раствора массой 50 г с массовой до лей хлорида железа (III) 13%
необходим
раствор
гидроксида
натрия
массой
10,28
г.
Определите
м а с с о в ую д о л ю х л о р и д а н а т р и я в р а с т в о р е . ( 1 2 , 5 4 % . )
8.
Для полного осаждения ионов меди (И) в ви де CuS из раствора
м а с с о й 2 0 0 г с м а с с о в о й д о л е й с ул ь ф а т а м е д и ( I I ) 1 6 % н е о б х о д и м
р а с т в о р с ул ь ф и д а н а т р и я м а с с о й 5 0 г . О п р е д е л и т е м а с с о в ую д о л ю с ул ь фата натрия в растворе. (12,3%.)
73
9. Вычислите массу раствора с массовой долей серной кислоты
6 1 , 2 5 % , в к о т о р о м н уж н о р а с т в о р и т ь о к с и д с е р ы ( V I ) м а с с о й 4 0 г , ч т о б ы
п о л уч и т ь р а с т в о р с м а с с о в о й д о л е й с е р н о й к и с л о т ы 7 3 , 5 % . ( 1 6 0 г . )
Урок 16.
Тема. Понятие о молярной концентрации растворов
Цель:
1. Закрепить понятия « молекулярная масса», «молярная масса», «количества вещества»
содержащиеся в данной массе вещества
2. Вырабатывать навыки в решении задач на нахождение молярной концентрации расворов
3. Воспитывать интерес к решению задач
Молярная концентрация показывает число молей растворенного вещества
в 1 л раствора
Задача 1.
Рассчитать массу ортофосфорной кислоты, содержащейся в растворе объемом 200 мл с
молярной концентрацией 3 моль/л.
V(p-pa) = 200 мл
С(Н3Р04) = 3 моль/л
m = М • v.
С(Н3Р04) = 3 моль/л, это означает, что
пт(Н3Р04) - ?
3 моль Н3Р04 содержится в 1 л раствора.
Мг(Н3Р04) = 98
Определим количество вещества Н3Р04
в растворе объемом 200 мл:
3 моль/л • 0,2 л = 0,6 моль.
Определим массу фосфорной кислоты:
М(Н3Р04) = 98 г/моль, т(Н3Р04) = 98 г/моль • 0,6 моль = 60,8 г. Ответ: т(Н3Р04) 60,8 г.
Задача 2.
Сколько молекул сероводорода содержится в 50 мл раствора с молярной концентрацией 0,2
V(p-pa)= 50 мл
моль/л ?
C(H2S)= 0,2 моль/л
N а= N • v
74
N(H2S) - ?
v = 0,2 моль/л • 0,05 л = 0,01 моль. Зная число Авогадро, находим число
молекул H2S в растворе: N = 6,02• 1023 молекул/моль • моль = 6,02 • 1021 молекул. Ответ: в
50 мл раствора содержится 6,02 • 1021 молекул H2S.
Задача 3.
Определить массу медного купороса (CuS04 • 5Н20), необходимого для приготовления
раствора массой 5 кг с массовой долей 8%, рассчитанного на безводную соль.
Первый способ решения
т m (р-ра) = 5 кг
Чтобы определить массу кристаллогидрата, нужно вначале
найти массу безводной соли. Массу сульфата меди (т)
(CuS04) = 8%
определим по формуле:
m (CuS04-5H20)-?
Рассчитываем массу сульфата меди (II). Из определения массовой доли растворенного
вещества можно записать: в 100 г раствора с со CuS04 8% растворяется 8 г CuS04, в 5000 г
раствора с со CuS048% растворяется х г CuS04.
8г
• 5000 г = 400 г.
m(CuS04) =
100 г
Находим массу медного купороса.
250 г CuS04• 5Н20 эквивалентно по содержанию 160 г CuS04, х г CuS04 •5Н20
эквивалентно по содержанию 400 г CuS04. Нахождением целого по части определяем
массу CuS04• 5Н20:
250 г
m(CuSOd• 5Н,0) =
• 400 г = 625 г.
160 г
Ответ: m(CuS04•5Н20) 625 г.
Задача 4.
75
Степень диссоциации раствора одноосновной кислоты с кон центрацией
0,1 моль/л равна 0,07. Рассчитайте массу ионов во дорода в 3 л раствора.
V (к-ты) = 3 л
Количество продиссоциированной кислоты
С(к-ты) = 0,1 моль/л
в одном литре раствора 0,1 моль/л • 0,07 =
а(к-ты) = 0,07
0,007 моль/л. Учитывая, что М(Н+) = 1
г/моль, 1 моль кислоты дает 1 моль ионов
водорода, масса ионов водорода в 3 л раствора равна: m(H+) = 1 г/моль •
0,007 моль/л • 3 л = 0,021 г. Ответ: т(Н+) 0,021 г.
Задача 5.
Приготовить 3 л электролита с плотностью 1,28 г/мл для заливки в аккумуляторную батарею
автомобиля.
Известно, что аккумуляторный электролит готовят из концентрированной серной кислоты
и из дистиллированной воды. Для решения задачи потребуются дополнительные данные:
знание плотности растворов. В конце сборника задач и упражнений помещены таблицы
плотности кислот с различной массовой долей. Из них определяем, что серная кислота с
плотностью 1,28 г/мл имеет массовую долю 37%. Концентрированная серная кислота
поступает в продажу чаще 90%, определяем ее плотность по той же таблице. Она равна 1,82
г/мл.
Если приходится готовить электролит в лаборатории из имеюV,(p-pa) = 3 л р,(р-ра) = 1,28
г/мл co,(H2S04) = 37%
р0(р-ра) = 1,82 г/мл co0(H2S04)
= 90%
щейся кислоты, то с помощью ареометра нужно определить
ее плотность и по таблице найти массовую долю кислоты.
Первый способ решения
Рассчитываем массу трех литров электролита:
3000 мл • 1,28 г/мл = 3840 г. Определяем массу безводной
серной кислоты с использованием формулы
т(р. в.) = т(р-ра) • %(р. в.)
V0(p-pa) - ? V(H20) ?
m(H,SO4) =
1421 г.
100% • 3840 г • 37%
76
100%
Электролит готовим из серной кислоты с массовой до-лей(Н2504) 90%, поэтому прежде
всего находим массу кислоты с массовой долей 90%.
В 100 г раствора с co H2S04 90% содержится 90 г безводной H2S04, в х г раствора с co
H2S04 90% содержится 1421 г безводной H2S04, 1421 г
х = -- • 100 г = 1579 г.
Объем раствора серной кислоты с массовой долей 90% находим по формуле:
1579 г
m
V = —;
= 867 мл.
V(H2 S0 4 )=
р
1,82 г/мл
Определяем объем воды: 3000 мл-867мл = 2133 мл. Ответ: V(H2 0) 2133 мл;
V(H2 S0 4 ) со 90% 867 мл.
Задачи
1. Вычислите молярную и нормальную концентрации растворен-ного вещества:
1) если в растворе объемом 2 л содержится азотная кислота массой 12,6 г; (0,1
М; 0,1 н.)
2) если в растворе объемом 200 мл содержится гид-роксид калия массой 5,6 г;
(0,5 М; 0,5 н.)
3) если в растворе объемом 740 мл содержится нитрит меди (II) массой 22,27 г;
(0,16 М; 0,32 н.)
4) если в растворе объемом 0,65 л содержится суль фат цинка массой 25,35 г;
(0,24 М; 0,48 н.)
5) если в растворе объемом 2,5 л содержится нитрат железа (III) массой 60,5 г;
(0,1 М; 0,3 н.)
2.Определите массу растворенного вещества, содержащегося в следующих растворах:
1) раствор объемом 500 мл с концентрацией 0,1 М КОН; (2,8 г.)
2) раствор объемом 2 л с концентрацией 0,5 М А1С1 3 ; (133,5 г.)
3) раствор объемом 200 мл с концентрацией 0,025 М NH 4 N0 3 ; (0,40'г.)
4) раствор объемом 750 мл с концентрацией 0,4 М H 2 S0 4 ; (29,4 г.)
5) раствор объемом Зле концентрацией 0,05 М Zn(N0 3 ) 2 ; (28,35 г.)
77
6)
раствор объемом 300 мл с концентрацией
Fe2(S04)3 0,3 н.; (6 г.)
7) раствор объемом 100 мл с концентрацией MgS0 4 0,1 н.; (0,6 г.)
8) раствор объемом 1,5 л с концентрацией Ва(ОН) 2 0,08 ;(10,26 г.)
9) раствор объемом 200 мл с концентрацией Na 2 C0 3 0,01 н.;
(0,106 г.)
10)
раствор объемом 500 мл с концентрацией КОН
0,1 н.; (2,8 г.)
3.Определите, в каком объеме раствора H 2 S0 4 с концентрацией 1 М содержится
серная кислота массой 4,9 г. (50 мл.)
4.Определите молярную и нормальную концентрации растворенного вещества:
1) раствора с массовой долей гидроксида натрия 40%, плотность которого равна
1,4 г/мл; (14 М; 14 н.)
2) раствора с массовой долей ортофосфорной кислоты 20%, плотность которого
равна 1,1 г/мл; (2,25 М; 6,75 н.)
3) раствора с массовой долей хлорида кальция 20%, плотность которого равна
1,178 г/мл; (2,12 М; 4,25 н.)
4) раствора с массовой долей карбоната натрия 10%, плотность которого равна
1,105 г/мл. (1,04 М; 2,08 н.)
Урок 17.
Тема: Зачет по курсу “ Ее Величество Задача”.
Цель:
Закрепить, углубить и проконтролировать знания и умения изучения курса “Ее
Величества Задача”.
1. При взаимодействие 56л оксида серы(4) и 48л кислорода остается избыток
кислорода объемом (н.у.)…
2. Для получения раствора сульфата калия рассчитанное количество карбоната калия
растворили в 5%-ной серной кислоте. Определите массовую долю сульфата калия в
полученном растворе.
3. Хлор без остатка прореагировал с 228,58мл 5%-ного раствора NaOH (плотность
1,05г/мл) при повышенной температуре, Определите состав полученного раствора и
рассчитайте массовые доли веществ в этом растворе.
78
4. При обработке гидрида кальция избытком раствора соляной кислоты массой 200г, с
массовой долей HCl 15%, выделилось 11,2л (н.у.)водорода. Рассчитайте массовую долю
хлороводорода в полученном растворе.
5. Объем воздуха (н.у.), необходимый для полного сгорания 20 л (н.у.) C4H10, равен…
л.
6. Объем газа(н.у.), который образуется при горении 40 л метана в 40 л кислорода.
Равен…л.
7. Объем газа ( н.у.), который образуется при горении 2л оксида углерода (2) в 2л
кислорода, равен … л.
8. Какой объем (н.у.) кислорода необходим для окисления 40 л (н.у.) оксида азота(2) ?
9. Найдите молярную концентрацию 30 %-ной серной кислоты (плотность раствора
1,22 г/мл).
10. В 100 мл воды растворили 20 г пентагидрата сульфата меди (II). Рассчитайте
массовую долю соли в полученном растворе.
11. В воде растворили 11,2 г гидроксида калия, объем раствора довели до 257 мл.
Определите молярную концентрацию раствора.
12. Сколько граммов хлорида калия содержится в 750 мл 10% -ного раствора, плотность
которого равна 1,063 г/мл?
13. Какой объем аммиака ( н. у.) выделится при прокаливании 22,8 г сульфата
тетраамминмеди (III).
14. Какая масса диоксида фосфора (V) образуется при полном сгорании фосфина,
полученного из фосфида кальция Ca P массой 18,2 г?
15. Вычислите массовую долю фосфора: а) в оксиде фосфора (III); б) в оксиде фосфора
(V); в) в фосфористой кислоте.
79
ЛИТЕРАТУРА
1. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. Учебное. пособие для учащихся 8 – 9 кл. шк. с
углубл. изуч. химии. В 2-х ч. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 1990
2. Еремина Е.А., Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Справочник школьника по химии (8-11
классы). 3-е изд. – М.: Дрофа, 1997.
3. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Справочник школьника по химии (8-11 классы). 3-е изд.
– М.: Дрофа, 1997.
4. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Химия, ответы на вопросы: теория и примеры решения
задач. – М.: 1-я Федерат. Книготорг. компания, 1997.
5. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Попков В.А. Конкурсные задачи по химии (пособие
для абитуриентов). – М.: Принт-Ателье,1995.
6. Корощенко С., П.Н. Жуков. – М.; Просвещение 2000г-160с
7. Кузнецова Л.М.Новая технология обучения химии. – Обнинск; Титул 1999. – 208с.
8. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Химия. 2400 задач для школьников и поступающих в
вузы. – М.: Дрофа, 1999. – 560 с.
9. Кузнецова Л.М. Химия: учебник для 9 кл. средней общеобразов. шк. – Обнинск:
Титул, 2000. – 224 с.
10. Кузьменко Н. Е., Еремин В. В., Попков В. А. Химия для школьников старших
классов и поступающих в вузы.- М.: Дрофа,1995.
11. Кузьменко Н.Е., Еремин В. В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для
поступающих в вузы. В 2-х т. – М.: 1-я Федерат. Книготорг. компания,1997.
12. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия, 8 класс: Учебник для
общеобразовательных учреждений. – М.: ООО «ТИД «Русское слово – РС», 2007. – 208 с.
13. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10 класса
общеобразовательных учреждений. Профильный уровень. – М.: ООО «ТИД «Русское слово РС», 2008. – 424с.
14. Новошинский И.И. Типы химических задач и способы их решения. 8 – 11 кл.: Учеб.
пособие для общеобразоват. Учреждений / И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская. – М.:
ООО «Издательство Оникс»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2006. – 176 с.
15. Суровцова Р.П. – М.; Из опыта преподавания неорганической химии в химии в
средней школе. Просвещение 2000г-223с.
16. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. – М; Высшая школа
Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин. 2500 задач по химии с решениями для поступающих – М.: ООО
Издательский дом «Оникс»; 2003.
17. Сборник контрольных работ и тестов по химии – М.: Просвещение –2000.
80
18. Фельдман Ф.Г., Рудзитис Г.Е. Химия: Учебники для 8-11 классов средней школы. –
М.: Просвещение, 1989-1995.
19. Хомченко И.Г. Решение задач по химии – М.; ООО «Издательство новая волна»,
2000-256с.
20. Хохлова А.И. Задачи по химии. 8-11 Кл. / А.И.Хохлова. – М.: Гуманитар. изд. центр
ВЛАДОС, 2004. – 228 с.
21. Цветков Л.А. органическая химия: Учебник для 10 класса средней школы. 25-е изд.
– М.: Просвещение, 1988.
81